上鍊(SimpleChain)化繁為簡的分散式鏈網

買賣虛擬貨幣
隨著區塊鏈在多年實踐中的發展,它已然突破了原本的技術邊界,而逐漸形成了產業化的影響力。在新數字經濟的時代趨勢下,我們看到區塊鏈實踐案例不斷應聲落地,與此同時,商業應用中的模式問題與技術桎梏也逐漸暴露。因此,上鍊(SimpleChain)理念應運而生。上鍊(SimpleChain)是一款以簡單上鍊、共促共贏為設計理念的公有鏈。作為一項革命性的區塊鏈應用基礎設施設計,上鍊(SimpleChain)透過其靈活性、擴充套件性、穩定性、開放性和流通性的特點推動區塊鏈技術與應用的前進與發展,以支援多元共識和效能要求來保障平穩安全執行,從而滿足豐富的商業應用場景。工作量證明機制作為區塊鏈從比特幣當中誕生以來的首個共識機制演算法,以其長期的穩定性經歷了時間的考驗,也因此,上鍊(SimpleChain)的主鏈底層共識同樣選擇以獨創的 PoW 演算法執行,以確保分散式賬本的一致和安全。節點客戶端的提供也方便所有參與者自由成為上鍊(SimpleChain)的節點,並貢獻自身的算力進行分散式賬本驗證。為確保整體設計的靈活性,主鏈上層被設計為可擴充套件的子鏈集,透過子鏈的定製化開發,上鍊(SimpleChain)可進一步承載豐富的區塊鏈應用。單個子鏈的演算法不限於 PoW,使用者可根據需求設計其他共識機制、區塊資料結構以靈活適應不同的場景應用,同時子鏈內部支援應用分片機制以滿足開發者的交易效能需求。主子鏈結構賦予了上鍊(SimpleChain)充分的可擴充套件性。不斷完善的配套工具讓使用者輕量接入、簡單上鍊。主子鏈透過資料互動緊密結合,不僅在技術層面能夠同步區塊鏈賬本、支援跨鏈交易,還在激勵層面構建了數字資產流通的經濟模型。上鍊(SimpleChain)的原生數字資產被定義為 SIPC——透過主鏈 PoW 挖礦產生,用於記賬激勵和消費流通。SIPC 的流通總量與子鏈數量及子鏈內部對 SIPC 需求正向相關,預設合約可根據演算法動態調節SIPC 供應總量,滿足使用者對 SIPC 的需求並平衡資源價格。為了構建開放透明、一致認同的分散式社羣,開放性原則被寫入上鍊(SimpleChain)的創世區塊作為執行機制。上鍊(SimpleChain)的發起者和初始運營方為上鍊基金會——一個以推動上鍊開放生態繁榮為使命的非營利組織。基金會既沒有預挖也沒有自留任何數字資產,基金會第一年初始運營資金來自於全網礦工持續挖礦獎勵中 5%的捐助,此後每年捐助的比例減半,直到社羣完全自發運營。上鍊(SimpleChain)致力於聚合社羣全球研發力量,以相容性與實用性並重,推動區塊鏈技術的沿革與分散式數字經濟生態的建立。SimpleChain 設計目標
SimpleChain,簡潔基礎的安全區塊鏈協議框架與簡易可用的公鏈建立平臺,以機器共識建立可信網路。SimpleChain 充分吸收現有區塊鏈專案的優點、解決目前存在的缺陷與問題、研發創新技術解決方案,目標為構建簡潔易用的分散式鏈網,形成繁榮的應用生態。

SimpleChain 是一款以一主鏈多子鏈結構為設計理念的公有區塊鏈,採用目前唯一經歷過時間和規模驗證的公有區塊鏈共識機制工作量證明機制,並結合開放式算力底層,保證賬本安全及激勵持續。透過多層級的分散式價值網路設計,SimpleChain 支援多種業務場景的公有區塊鏈部署與擴充套件。子鏈可根據業務需求設定適合自己場景的共識演算法,透過跨鏈節點與主鍊形成雙向錨定,與其他子鍊形成跨鏈交易,幫助子鏈在滿足每秒數千級別效能的前提下同時獲得主鏈所提供的最終一致性。

SimpleChain 應用生態

SimpleChain 採用的主子鏈結構支援多種業務場景。對於子鏈專案,可根據實際需求選擇適宜的共識演算法,子鏈透過跨鏈節點與主鍊形成雙向錨定,並與其他子鍊形成跨鏈交易。

主子鏈結構
1.  子鏈應用場景
SimpleChain 一主多子結構的鏈網生態在確保最終一致性的基礎上,為多應用場景提供了高自由度的擴充套件支援。多型別的應用場景也增加了其生態的完整性,SimpleChain已支援的子鏈專案涉及大資料、數字娛樂、奢侈品、不動產、穩定幣、版權保護等多個領域,還連結了司法聯盟鏈,為整個鏈網提供司法支撐。透過多行業分散式的資料交換和合規框架下的價值交換,形成良好、穩定的生態體系。



1.1 資料交易

在過去的幾年中,網際網路行業、金融行業、政府機關等都在不同程度的探索建設大資料交易專案,但這些大資料專案面臨著各類問題,包括資料安全隱患、資料孤島、資料質量低、流通方法不健全等問題,而政府大資料大多處於不公開狀態,這些資料沒有得到良好運用,未發揮其最大的價值。

利用區塊鏈分散式、透明、可溯源等特點,在保護資料所有人隱私和合法權益為前提,以合規、安全的資料流通為基礎,消除資料提供方的擔憂,同時滿足資料需求方尋找合規、正規資料的需求。透過區塊鏈+大資料,將資料資產化,完成高效清算、結算和核算,激發資料交易的積極性,促進市場繁榮,突破資料孤島,真正實現跨域連線的建立。

1.2 數娛遊戲

傳統遊戲商店的釋出模式中,遊戲產品提供商與玩家都是弱勢群體,寡頭遊戲平臺以中心化的方式決定了玩家能夠看到什麼遊戲,以及遊戲能夠獲得多少玩家。中心化的管理使得遊戲的生命週期越來越短,玩家與遊戲之間無法匹配的現象成為限制當前遊戲產業健康發展的頑疾。

遊戲世界鏈(Game World Chain)透過建立在區塊鏈上的遊戲釋出平臺,實現遊戲產品提供商與玩家之間點對點價值網路。遊戲產品提供商可基於 GWC 發起遊戲專案眾籌,潛在玩家可對特定題材的遊戲產品提案進行投資,以 GWC 提前換取遊戲內資產的優惠獎勵。遊戲內資產統一作為鏈上資產進行管理,可設定鎖定期。鎖定期過後為猶豫期,猶豫期為遊戲上線後的一段時間,玩家在此期間可按一定比例將遊戲內資產換回GWC。其他遊戲玩家可根據遊戲內資產與 GWC 的交易量判斷遊戲受歡迎程度,從而可對遊戲產品提供商的水平進行評價,以數字價值為驅動,形成健康的分散式遊戲產業生態。

1.3 鑽石

鑽石有別於與其他商品,難以達到統一定價,而鑽石屬壟斷市場結構,價格透明度不足。與此同時,鑽石市場缺乏流動性,因經常滯留在單邊市場,無法以其真正市價轉售出去。雖然存在鑽石交易所,但大多是僅限於 B2B 交易,而在市面上交易的鑽石,由於涉及的流程和工序較多,買家無法或很難辨別其品質及真假。

將鑽石與區塊鏈相結合,實現鑽石倉單票據數字化,形成便捷、高效的數字鑽石交易方式,完成傳統鑽石行業與創新型金融市場的連結,透過創新且安全的形式吸引傳統鑽石交易鏈中參與者、變賣鑽石的持有者、需要避險的投資交易商等,由此匯聚更多鑽石交易者,讓這些參與者以安全穩定、透明公開的方式進行鑽石交易和投資。利用數字倉單票據交易還減少鑽石流通的成本和造假的可能,持有者可隨時提取鑽石。

1.4 不動產

不動產是指依自然性質或法律規定不可移動的財產,如土地,房屋等土地定著物,目前有大量的人員在投資不動產,還有一些希望投資國外不動產,但在投資過程中會存在政策不明、流程複雜等問題,而在找第三方的過程存在手續費過高、資訊不明確等情況。

Lunabay 是一個社羣成員共建的全年齡養老社羣,對社羣成員個人不動產以及社羣配套服務(產品)的全透明化、動態、精準管理,提升社羣成員在全年齡階段的生活品質,進一步形成全球最專業的全年齡養老服務社羣。鑑於在全球範圍內,不動產依然是大部分個人在整個生命週期中最重要的固定資產,Lunabay 基於區塊鏈技術對不動產產權和使用權進行確權、認證和分配,能最大程度地平衡其社羣成員在不同年齡階段消費、投資和養老的綜合需求。

1.5 穩定幣

數字資產交易市場誕生以來,便捷安全可信的交易方式一直未能被找到。一方面,多數加密貨幣的波動性非常大,不利於支付和投資。因此從業者構建了錨定主權國家貨幣的“穩定通證”用於計價估值和支付。但目前市場上出現的幾種穩定通證也存在問題,如抵押美元資產發行穩定通證但無託管和審計,存在信用超發、挪用資金、暗箱操作等風險。另一方,中心化的交易所安全性存疑,資產被盜、惡意爆倉等行為讓投資者失去信心。

MintEx 依託於外匯投資服務經驗,將外匯交易與數字資產交易緊密結合,打造安全可信的數字資產交易平臺。MintEx 設計的穩定通證 Mint 錨定外匯資產,相應的資產存託在銀行,流通中的 Mint 隨資產總量變化而增減,從而構成了外匯資產-數字資產交易的聯結器。

1.6 分散式算力

隨著科技的發展,計算機隨處可見,為人們的生活提供了巨大的便利。然而實際使用過程中,若需要計算或儲存大量資料時,則購買對應的伺服器或者儲存空間,由此存在成本和複雜性,同時無法對所需算力值進行準確的量化和評估。

在分散式算力子鏈專案中,使用者可以根據自己擁有的權益獲取對應的分散式算力,對於使用者獲取的分散式算力,可根據自己的需求進行操作,例如人工智慧中資料訓練等。透過分散式算力的權益化,使得算力分配更加合理和透明,滿足使用者對於算力的需求和應用。

1.7 版權保護

目前人們版權保護意識有所增強,但網際網路技術的發展讓作品複製和傳播更加容易,使得數字盜版氾濫,很多作品在未經授權就被傳播。與此同時,數字版權貿易日益頻繁,版權授權需求量激增,傳統版權交易方式具有過程複雜、交易成本高、交易效率低等特點,無法適應網際網路時代數字版權貿易的需求。

區塊鏈版權保護平臺為網際網路時代的版權保護提供有效途徑和方式,可線上進行作品交易,平臺將作品所有使用、傳播等過程全部記錄在區塊鏈,有效對原創作品的版權進行保護,使其獲得合法權益。除傳統的作品版權外,還可將個人 IP 數字化,對個人IP 的收益根據設定進行自動化分配,維護個人相關作品、肖像等內容版權的同時增加其價值,促進版權交易市場的流通。

1.8 數字鑑證

認定案件事實必須以證據為基礎,只有獲得真實、充分的證據才能保證準確查明案情。在傳統證據收集過程中,會存在取證困難、時間長等問題。與此同時,隨著科技發展,很多資料以數字化形式存在,而電子資料具有易複製、刪除、修改等特點,導致證據收集存在更大的問題和困難,這也是使得司法工作過程緩慢、效率低的原因之一。

透過區塊鏈與大資料有效結合,為現有司法體系的完善提供穩定支撐和執行輔助。利用區塊鏈分散式、透明等特點,實現證據的快速獲取和驗證,形成司法資訊同步協同,提高案件處理效率,避免資料孤島,減少時間、空間的限制,順應網際網路時代的變革,推進司法創新。

區塊鏈作為 P2P、分散式資料儲存、密碼演算法、共識機制等計算機技術在網際網路時代的創新應用模式,本質是具有“貨幣+票據+憑證+財會”功能的新型架構,使得其可結合於不同場景,但由於不同的應用場景對於鏈上交易的驗證與確認頻率、鏈上資料格式與容量、效能及開放性等要求各不相同,為確保公鏈平臺的最大相容性以及不同應用所在鏈上交易的有效隔離,一主多子的 SimpleChain 將成為分散式應用開發者易用、安全的開發平臺。



2. SimpleChain 入口

· 瀏覽器
為 SimpleChain 使用者提供的區塊鏈瀏覽器包括上鍊瀏覽器和節點瀏覽器。上鍊瀏覽器是瀏覽 SimpleChain 鏈上資訊的主要視窗,每一個區塊所記載的內容都可以從上鍊瀏覽器上進行查閱,其中包含了主鏈原生數字資產與鏈上發行的其他各類資產賬本資料,通常數字資產使用者會使用區塊鏈瀏覽器查詢記錄在區塊中的交易資訊。上鍊瀏覽器支援使用者查詢主鏈與各條子鏈的內容。可查欄位包括區塊高度、區塊雜湊、挖礦難度、區塊大小、出塊時間、交易手續費、交易地址等。

· 客戶端
SimpleChain 為使用者提供簡單上鍊的客戶端軟體。使用者可以透過客戶端建立和管理賬號、同步賬本並查詢相關資訊,開啟區塊鏈之旅。透過部署客戶端成為節點後,使用者能夠傳送和驗證鏈上交易,也可以透過客戶端視覺化地部署智慧合約,進而輕鬆建立自己的區塊鏈應用。礦工使用者透過客戶端即可參與挖礦、管理礦工的行為。客戶端是使用者最為直接地參與成為 SimpleChain 區塊鏈分散式網路成員的重要工具。

· 跨鏈資產錢包
區塊鏈錢包是使用者管理數字資產的工具。為方便使用者管理 SimpleChain 主鏈數字資產與鏈上的其他各類通證,團隊已開發一款多幣種數字資產錢包 ChainBox,具備查詢、儲存、轉賬、交易等功能,適用於蘋果、安卓等作業系統的移動端智慧裝置。未來將持續對 ChainBox 最佳化升級,支援更多功能和更多種類的裝置。

· 區塊鏈存證取證平臺
一直以來電子化的資料難以確認唯一性和真實性,造成了數字商品盜版侵權嚴重、隱私洩露難禁難查等問題。SimpleChain 的子鏈(保全鏈),利用區塊鏈可溯源不可篡改的特徵搭建了一個基於區塊鏈的電子資料服務平臺——保全網,為使用者提供可信電子憑證服務、線上取證服務和版權保護平臺。這個應用的優勢在於使用者資料可以不依賴於公司存在,而被永久地儲存在區塊鏈上。保全網的產品流程和證據效力已經率先獲得中國司法體系的認可(2018 年 6 月 28 日),有效降低了使用者確權、自證與維權的法律成本和週期。

上鍊主子鏈技術架構與拓展

SimpleChain 子鏈可根據場景需求選擇適宜的共識機制,而為了確保整個鏈生態體系的穩定發展,主子鏈採用分片多層機制,並設有欺詐認證以懲罰礦工的作惡行為。本章節對主子鏈架構進行簡要說明,並概述研發內容和計劃。

1. 主子鏈架構

1.1 子鏈可選共識

為適應各類行業的應用需求,SimpleChain 的子鏈採用多共識機制,即子鏈可根據實際需求選擇合適的共識機制。SimpleChain 主鏈採用成熟的 PoW 機制,而子鏈內部節點僅負責內部共識,透過主鏈驗證節點作為連線,實現各類共識機制特性的有效利用。由於目前提出的很多共識機制還在探索階段,可能會存在不可預測的問題,採用子鏈可選共識的方式不僅可滿足不同場景的需求,還能將子鏈的一些不成熟共識演算法進行邊界限定,主鏈對子鏈進行安全維護的同時避免子鏈的問題對主鏈產生影響。

1.2 主子鏈分片多層機制

1.2.1 主子鏈結構

SimpleChain 主子鏈同構,主鏈和子鏈的每個區塊均包括若干個分片,主鏈分片包括本鏈交易分片和子鏈錨定分片,而子鏈分片包括本子鏈交易分片及主鏈與本子鏈相關的錨定分片。鏈上的區塊包含若干個分片 slot,礦工按照 QoS 演算法選擇分片插入區塊的分片 slot 中,在保證本鏈服務和錨定服務可用性的條件下達到最大 TPS。

為確保主鏈的輕量簡潔,主鏈上不做大量的資料同步,僅作為全域性賬本維護機制。因此主鏈和子鏈結構採用類 DAG 的方式,會使用共識分片(網路分片、交易分片、狀態分片)。在子鏈分片中,為確保資訊流通和安全,會根據實際需求和情況進行合理的儲存分片的管理和分配。SimpleChain 的分片技術會持續推進和研發,計劃首先實現子鏈交易的分片打包,然後在此基礎上完整實現子鏈分片功能提升 TPS。

1.2.2 跨鏈轉賬交易

SimpleChain 跨鏈轉賬交易中跨鏈交易分片由錨定礦工生成,而主鏈與子鏈之間交易具體包括五步,如下圖所示。

在跨鏈轉賬交易中,主鏈和子鏈的操作均包括兩個階段,具體過程描述如下:

(1)子鏈使用者提交跨鏈交易上鍊後,首先鎖定通證(子鏈兩階段提交第一階段);
(2)其他使用者提交購買交易(主鏈兩階段提交第一階段);
(3)錨定礦工匹配跨鏈交易產生的跨鏈交易錨定分片,由主鏈礦工驗證後插入主鏈區塊,並更新跨鏈交易主鏈部分狀態(公鏈兩階段提交第二階段);
(4)子鏈節點作為主鏈的輕節點,透過默克爾證明確定錨定資訊,並無條件更新跨鏈交易子鏈部分狀態(子鏈兩階段提交第二階段)。

跨鏈轉賬交易滿足最終確定性,如果子鏈未按照約定更新跨鏈交易子鏈部分狀態,錨定節點不會為對應的分叉生成錨定分片,因此,所有錨定在主鏈上的跨鏈交易最終均會被確定。與此同時,SimpleChain 主子鏈具有主從性,即便在主鏈臨時分叉的情況下,任意一條分叉的主鏈與其錨定的子鏈上的跨鏈交易也滿足原子性,最終被多數節點認可的分叉上的交易被確認。

1.2.3 錨定礦工的選擇

設定每 n 個塊為一個時期,在每個時期前,公鑰地址為PKu的錨定礦工u繳納一定保證金加入礦工池。假設每條子鏈選擇固定引數 K,時期 x 所有塊的默克爾雜湊值為H(x)。在時期 x 即將結束前期,透過H H x K PK 1 ( ( ), , u ) 的方式為 x+2 時期選出各自子鏈的錨定礦工,其中 H ()為雜湊演算法,為設定的閾值。

為儘量避免和抑制欺詐現象的發生,SimpleChain 設有欺詐認證機制,任何人都可以透過欺詐認證去舉證錨定礦工的作惡行為。若挑戰者發現欺詐賬戶為 X,對應的錨定及錨定礦工簽名為 hash2 和 hash2,舉證過程如下:

1、挑戰者質押一定保證金,要求對 hash2 簽名的錨定礦工給出 hash2—>hash2、X賬戶資料變更的默克爾證明及相應交易簽名;
2、在一定時間內錨定礦工未能給出相應的證明,則該礦工將被除名,挑戰者將獲得一部分對應礦工的保證金,並將對應錨定塊設為錯誤塊;
3、若錨定礦工給出需要的證明,則挑戰者將損失保證金。

1.2.4 主子鏈價值安全性

1)子鏈價值安全性
對子鏈資料的篡改僅在子鏈礦工與錨定礦工的聯合作惡的情況下發生,錨定礦工對於節點較少、易受攻擊的子鏈進行資料和價值保護。

2)主鏈價值安全性
主子鏈間的價值轉換由市場決定,而子鏈礦工與錨定礦工的聯合作惡必然會影響子鏈價值,導致主子鏈價值兌換率的改變。主鏈的價值依託於主鏈本身的價值及各子鏈間的流動價值。錨定礦工作惡將損失質押的通證,並由於具有較高價值的子鏈因礦工的逐利加入,作惡成本隨子鏈的價值遞增。對於主鏈來說,單一子鏈的作惡對主鏈價值的風險較小。

1.2.5 錨定礦工簽名最小化

為提升錨定效率並解決擴充套件性問題,在後續研發中計劃採用 Schnorr 型多重簽名技術,實現簽名最小化。

所謂數字簽名,是類似於紙上的普通物理簽名,用於鑑別數字資訊的方法。數字簽名只有資訊的傳送者才可以產生而其他人無法偽造的一段數字串,由此不僅能夠驗證資訊的完整性和真實性,還可證實資訊來源。在實際生活中,會存在多個簽名者對訊息進行簽名的情況,為此 1983 年 Itakura 和 Nakamura 首次提出多重簽名的概念。後續研究者們基於不同數學難題提出了各類的多重簽名方案,但相應的會存在簽名長度隨簽名人數的增加直線增長的問題,且方案存在安全性問題。2006 年 Bellare 和 Neven 基於 Schnorr 簽名方案提出了相對更加實用和安全的多重簽名方案。

Schnorr 數字簽名方案誕生於 1991 年 Schnorr 發表的名為《Efficient SignatureGeneration by Smart Cards》的論文,該方案是基於離散對數 DLP 困難問題,安全性相對較高。Schnorr 簽名體制主要包括系統初始化Setup、簽名產生Sign和驗證Verify等,具體流程如下:

為提出更加安全且實用的多重簽名方案,基於 Schnorr 簽名的各類多重簽名方案陸續被提出。目前也存在使用 Schnorr 類簽名技術解決區塊鏈技術遇到瓶頸的案例,2018年 3 月,區塊鏈開發者們釋出了針對 Schnorr 類多重簽名研究論文《Simple Schnorr Multi-Signatures with Application to Bitcoin》,該論文介紹瞭如何將 Schnorr 類多重簽名應用於比特幣區塊鏈。透過多重簽名,將多個簽名合為一個簽名,這樣不僅節省了區塊鏈的空間,還使得區塊鏈能夠處理更多的簽名,增加安全性。但該方案後又被證明並非安全的,目前越來越多的研究者投入到多重簽名方案的研究,希望提出更加安全且高效的多重簽名方案應用於區塊鏈。而數字簽名作為保障區塊鏈安全的基礎,一直是密碼學研究者的研究重點,同樣是 SimpleChain 的工作重心。

2. 標準簡約

作為分散式應用的核心特點,區塊鏈上的智慧合約將由商業主體中心化控制的商業邏輯轉型成為了社羣化公共監督的分散式應用。然而區塊鏈的不可篡改性則決定了鏈上任何的智慧合約都是不可撤回的,一切智慧合約程式碼層的紕漏與漏洞都會成為對合約本身,甚至於整個區塊鏈網路的巨大威脅。以太坊智慧合約的 The DAO 所引起的硬分叉智慧算是典型案例之一。

對於大多數普通合約開發者來說,其核心訴求在於有一種簡便、直觀而安全的方式來透過分散式的方式去實現商業邏輯。因此,創新型的合約語言與程式設計語句對此類使用者來說仍然太過複雜。為了滿足這類開發者的需求,SimpleChain 的“簡約”開發工具以其模組化的合約功能,提供了安全、簡便的合約開發模式。透過既定的功能模組,開發者使用者只需要定製化調整部分引數,即可完成合約的編寫,而功能模組則覆蓋了大部分主流 DApp 的應用需求。

為確保模組的可用性與魯棒性,“簡約”開發工具由基金會技術指導委員會管理,並且模組程式碼接受全開源社羣的審計。僅透過審計門檻後的程式碼才會被加入成為“簡約”功能模組。成為模組後的合約功能透過 GUI 的方式向普通開發者提供。開發者只需要透過拖拽與視覺化的方式即可完成合約編寫、釋出與介面對接,從而大大降低了 DApp的開發門檻。

3. 深度開發環境

對於高階開發者來說,更為複雜的合約邏輯需要被落實。此外,對於主鏈底層程式碼的升級建議也需要在更為成熟的開發環境中進行提交。因此,SimpleChain 將一套深度開發環境封裝入了節點客戶端當中,任何使用者可以透過下載節點客戶端在本地節點中對程式碼進行測試。開發者甚至可以自建私有鏈網路,進行驗證。完成驗證後的程式碼能夠推送至公網,並接受全網開發者審計。其中,透過技術指導委員會審計的,且具有完整功能的智慧合約程式碼片段將被打包成為“簡約”中的功能模組,進一步提供給普通合約開發者呼叫。

4. 易用性部署

根據節點型別採用不同的節點工具。對於輕量使用者節點,會使用便捷、高效地移動端。而對於要求較高的驗證節點,具有簡潔的部署工具,從部署驗證到模板選擇再到繫結一鍵式服務,同時提供豐富的影片教程與部署文件,避免操作過程中出現問題。除此之外,SimpleChain 還擁有視覺化節點管理系統與雲部署服務,方便節點加入和對節點進行管理。

5. 安全性支撐與迭代

5.1 底層演算法週期性調整

SimpleChain 採用 PoW 機制,若出現惡意節點數量過多、算力過高,會導致主鏈不穩定的情況,容易造成類似以太坊區塊鏈 2017 年發生的硬分叉事件。為保證主鏈安全,SimpleChain 底層採用開放式算力,並進行演算法週期性調整,防止大規模的算力軍備競賽,由此有效地維護區塊延長的最終確定性。

5.2 可控子鏈開放度

為確保子鏈的安全性,SimpleChain 可對子鏈開發度進行控制,支援授權管理。可採用基於 PKI 體系的 CA 證書管理體系(可支援第三方 CA),針對節點部署與 IDE/API訪問許可權控制,可設定僅經過授權的節點才有許可權加入到子鏈網路中或使用子鏈服務,即子鏈內部的擴充套件許可鏈化。

5.3 支援多密碼演算法

SimpleChain 採用多密碼演算法,為了適用於多行業和多應用,支援的密碼演算法包括國際密碼演算法和國密演算法。

密碼演算法是用於加密、解密等操作的數學函式,目前密碼演算法包括公鑰密碼(非對稱密碼)、訊息摘要演算法等,而一個密碼系統的安全性重點在於金鑰的保密性,並非在於演算法的保密性,因此國際密碼演算法和國密演算法大部分是公開的,便於使用者使用這些演算法。SimpleChain 為滿足不同場景需求,子鏈可支援不同型別的密碼演算法,例如國際密碼演算法中 RSA、AES、SHA256 以及國密演算法中非對稱密碼演算法 SM2、對稱密碼演算法SM4 和訊息摘要演算法 SM3 等。

5.4 安全演算法更新與迭代

隨著技術發展,量子計算機對目前密碼學體系產生了巨大的影響。由於量子計算具有天然的並行性,而這種並行性使得在電子計算機環境下的一些困難問題,利用量子計算機可以簡單解決。現有的公鑰密碼是基於計算複雜性,因此量子計算機的超強計算能力使得現有的公鑰密碼受到了威脅。

目前主要有 Shor 演算法和 Grover 演算法可用於密碼破譯,Shor 演算法是針對整數分解的量子演算法,Grover 演算法是一種量子資料庫搜尋演算法。因此,在量子計算環境下,現在廣泛使用的 RSA、ECC 公鑰密碼、EIGamal 等均不再安全。

雖量子計算機能夠攻擊現有很多密碼演算法,但還有一些問題量子計算機並不擅長,透過這些問題構建的密碼就能夠抵抗量子計算的攻擊,這些密碼演算法統稱為抗量子計算密碼,例如格密碼等。

除量子計算機的威脅外,還需要考慮密碼演算法抵抗傳統攻擊。因此在 SimpleChain在後續發展過程中,採用的密碼演算法也會更新相應的更新與迭代,根據發展和應用需求,調整使用最佳的密碼演算法。

6. 主鏈有效工作量證明(EPoW)

SimpleChain 為確保主鏈的安全性與最終性,並提供公平開放的共識模式,將採取工作量證明機制的技術路線。並將目標設定於構建有效工作量證明。

所謂有效工作量證明(Effective Proof-of-Work)即利用區塊鏈分散式激勵特點,將有效算力輸出作為分散式算力型別,並進行工作量驗證。從而改變現有工作量證明中僅對運算雜湊的現狀。SimpleChain 將在共識演算法中引入矩陣運算的演算法驗證,使得共識運算的算力除了作為工作量證明用於競爭主鏈記賬權之外,也能夠被作為人工智慧當中,深層神經網路每一層所需的矩陣乘法運算算力。


深層神經網路發展自人工神經網路,在人工神經網路中最基本的神經元結構是一個MP 模型。如上圖所示的典型神經元模型中,有三個輸入,一個輸出以及兩個計算功能,而連線部分則是神經元模型中的重要組成部分,也就是權值。神經網路的訓練演算法的目的就在於透過調整權值,使得整個網路的預測效果能夠調整到最佳。

我們若將輸入值分別以a1 ,a2,a3表示,權值分別以w1,w2,w3表示,則一個神經元模型用輸出 b 公式表示如下:

當進入到深層神經網路中的感知器模型時,我們則在原本 MP 模型中的輸入位置新增神經元節點,並標誌為“輸入單元”(紅圈)。“輸入單元”只負責傳輸資料,“輸出單元”(紫圈)則需要對前一層的輸入進行計算。

上圖中的多層網路模型使用公式表示則為:

透過以上推斷,並進行抽象化則可表示為,每一層的大量計算是上一層的輸出結果和其權重值這兩個矩陣的乘法運算。

而此類運算的邏輯與區塊鏈當中前後區塊頭雜湊之間形成的鏈狀應用相似,因此透過在區塊鏈共識演算法中加入矩陣計算部分,能夠使得工作量證明所消耗的算力至少在深度神經網路演算法中被轉化為有效工作量證明算力,服務於人工智慧領域的運算。

比特幣、以太坊等工作量證明區塊鏈已實現了將分散式算力資產化,而有效工作量證明也將進一步實現有效分散式算力的資產化,並促進算力資源的流通與分配,提升資源利用效率,推動區塊鏈當中所存在的中心化、安全、環保不可能三角問題的有效解決。


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