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Apr 17, 2019

移动端区块链 – 我们追求的理想

追求的圣杯

移动端区块链是加密货币行业都在追求的理想圣杯。如果我们想要为数百万人创建全球化去中心化网络,那么我们必须要保证它会在尽可能方便的设备上运行。但是现在的情况下,这显得非常困难,因此开发者要么把移动端的开发作为长期的目标(现在还无法完成),或者放弃他们移动节点的功能,又或是直接忽视它们。

但是这是完全错误的方式。移动节点应该是公链项目开发的基石。这个逻辑很简单:公链需要公众的支持,而公众最常用的是移动设备。移动设备非常适配APP应用,并且公众也很乐意下载安装这些应用。如果你的公链无法做到,那么就不可能落地。这是为什么Stegos需要确保移动节点对于任何人来说都是很方便的方式,从而让他们乐于参与到验证和维护Stegos隐私公链,同时获得STG代币奖励。

之前,我写了关于将应用和激励作为化解加密货币寒冬的方式。本文中涵盖了更多的细节,但是前提是我们需要停止追求一些很难实现的案例,而是专注于可持续发展、两阶段的方式来进行应用落地。

第一个阶段的目标是加密货币爱好者,因此我们需要让他们更加主动地来支持区块链,从而满足他们对于代币的愿望。大多数用户都很想进行交易,但是过程通常都会很麻烦,需要花费很大的力气,同时也需要很多普通用户无法承担的硬件设备,又或者参与网络只能获得很少的奖励。我们需要最小化用户加入的门槛,同时也需要为参与者提供有价值的回报。

一旦核心参与用户的数据库完成,外部的加密货币爱好者则更愿意关注到且加入。然而,为第二阶段的移动端用户提供服务,则其实是相对简单的技术问题,当然现在的去中心化应用数据显示这其实并非是个很简单的事情。去中心化应用需要去中心化信息总线来通过区块链作为可信的信息来源来进行互相沟通。我们正在Stegos上开发这个应用,而且完成这部分应用是非常重要的。

不过最要紧的是,如果没有第一阶段的加密货币爱好者,对于第二阶段的落地总是显得痴人说梦,哪怕现在我们有了这样的技术。因此,我们需要探讨如何才能让用户获得需要的东西:一种能够让他们积极参与区块链的方式,并且通过手机也能获得代币奖励。

突破共识算法的瓶颈

什么才是移动端区块链系统的技术障碍?

维护区块链系统是复杂且需要资源的,但是移动设备和电脑比起来,只有非常有限的存储空间以及处理能力。同时,移动设备的网络连接也更加不稳定。移动端节点对于区块链系统非常重要,但是当我们想要创建的时候,却发现了这些问题。

很多人都在说比特币缺少扩容性,但是当你对某个系统投入更多精力,你希望有等比例的产出(由于经济通胀,或许你能得到更多回报)。但是,由于工作量证明共识机制是为了维护普通的区块周期,无论多少矿机在竞争挖矿,或者有多少人加入系统,比特币仍然是大约每10分钟生生成1MB大小的区块。如果增加更多挖矿算力,这也只是让挖矿更加困难,并且也很难去进行挖矿所需的计算。

这甚至对于移动端来说就不是个问题。就这点来看,算力竞争只是富人的游戏。

因此在Stegos平台上,我们的验证节点使用了某种权益证明机制。权益证明无需非常消耗能源的计算,因此对于移动设备来说非常合适。

关于工作量证明和权益证明有很多的争论:区块链如果没有移动端,那么就无法获得足够的用户,工作量证明在移动端是不可能实现的,因此权益证明才是正确的选择。就是这么简单。

另一个关于扩容问题的争论是交易吞吐量,比特币现在的每秒转账数为7,而Visa的TPS是1700(这个数字竟然会被误传为15,000或者50,000)。

大多数项目都误解了这个问题。他们看到VISA的理论值可以达到1万TPS,因此都想去追赶它,于是都在想办法去完成每秒上千的转账,却没有发现这会让扩容更差,而不是更好。

比特币区块链现在的大小达到了200GB,尽管它的每秒转账数量为10次。假设你的项目可以达到1000TPS,那么你的数据存储量会是巨大的,因此一年内,你的区块链就必须要通过很多超大服务器才能运行。

每笔转账都会让区块链永久的变大,并且更加笨拙。如果我们希望运行手机节点,那么这点就需要进行改变:如果一个区块链对于移动端来说已经过大,那么每个新区块都会让整个事情更加糟糕。

但是区块链真的必须变得那么笨拙吗?

删减和隐私

在不影响主链的情况下同时删减区块链数据,这其实是可能的。我们称之为“删减”,其实在比特币白皮书中也提到了这点。

参照比特币的做法,Stegos会使用UTXO方式,这会从每笔交易中追踪还没有消费的代币。因此如果我从1个区块奖励为25STG开始,那么我给你转5个STG,这就创建了20STG的UTXO。通过追踪所有这些消费和未消费的代币,能够确保没有代币会花费两次,同时也没有多余的代币产生。

这个系统和账户类型的方式相反,例如以太坊就是通过使用账户余额的方式来进行,这更像是传统的银行。

UTXO方式没有那么直观(这会让智能合约更加复杂,但是没有很大的损失),但是对于隐私和扩容性却有着很大的好处。最为重要的是,一旦UTXO全部消费,我们就无需再去关注它。网络达成了共识,因此我们知道这是个合法的交易,而且这些代币再也无法进行消费,因此我们可以很安全地移除这些历史信息。我们会保留所有的区块头部,因此这些对于维持从创世区块到现在区块的链是必要的,但是区块内的有些内容是可以删除的。

那么,为何比特币区块链并没有进行删减呢?比特币所有的交易记录都是可见的。这意味着所有的交易数量以及地址总是可见。因此,所谓的隐私就是来自于地址的匿名性。我们不去深究这是个好主意还是坏主意(简单回答:坏主意),但是类似Stegos这样的隐私币会故意让这些信息变得模糊,从而保证欺诈者无法解密区块链。因此,在Stegos区块链上,我们可以删除那些已经消费的UTXO信息,因为对于隐私区块链来说,这其实没有意义。

为何其他的隐私币没有这么做?不幸地是,很多隐私项目已经使用了无法扩容的加密算法,这导致它们无法对区块链进行删减。例如,基于零知识证明的代币依赖于累加器,这源于每个挖出来的代币。很不幸,这是无法删减的,因为这种设计无法知悉哪些代币已经消费,哪些代币并没有。

Stegos使用了其他方法。我们使用了中本聪白皮书的方式,来对Stegos区块链进行删减。这会让整个链足够小,从而可以运行移动手机节点,至少从存储角度来说是可以的。

用户参与

之前的文章篇幅,我解释了对于移动区块链系统,应该选择工作量证明还是权益证明。

接下来,更为复杂的是我们如何才能打造合适的权益证明算法,才能让移动手机也能使用。移动节点无法总是在线,这对于有些权益证明机制来说是个问题。通常的解决方案是限制移动节点的功能,但是这就和我们最初的观点违背。

Stegos使用了一种共识机制,它对于这些网络连接问题显得非常稳定。基于节点持有的权益抵押,我们选出相应的节点成为团队领导者,其他的节点也会有不同的角色,包括管理转进交易,验证区块,或者运行分布式随机算法。大多数节点会进入待命状态,直到下个活跃的验证节点被选出。

这些角色都很容易完成,并且还很稳定,这意味着整个流程在有些节点掉线的情况下也可以完成。尽管领导者掉线,但是网络会快速发现,并且让进行另一个选举。Stegos也会应用分片技术,因此整个网络会有多个领导者选出。

触手可及的圣杯

在我们想要完成通过移动端运行区块链这个想法之前,还有很多的问题需要解决。此篇文章中提到的想法可以让移动端节点实现,但是这需要用户连接到无限互联网,并且保证在运行Stegos节点的时候手机是充电的。但基本原理是,通过打造Stegos网络以及移动端节点,Stegos更容易形成大规模应用,而且比起同类的项目,更抵制中心化。

Stegos应用了很多功能,从而确保用户能够受到激励去运行Stegos节点,并且维护网络。最重要的是我们对于传统权益证明的修改,我们称之为赌注权益证明(gPoS)。gPoS会让验证者获得服务奖励,这是个累计的奖励,而且会随机给到任何成为活跃验证节点的用户,无论他们是否被选为小组领导者。这让所有的贡献者都有获得代币的机会,而不仅仅是那些拥有最高代币权益的人。在以后的文章中,我们会讨论这个,以及其他推动应用落地的功能。

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