基于區(qū)塊鏈技術(shù)的萬加鏈數(shù)據(jù)交易所介紹

隨著物聯(lián)網(wǎng)智能終端的大量普及以及使用，產(chǎn)生了數(shù)以億計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)。而基于這些海量的數(shù)據(jù)處在一片混亂的狀態(tài)，沒有進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)整理并發(fā)揮相應(yīng)的價(jià)值。不僅如此，數(shù)據(jù)隔離產(chǎn)生了“物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)孤島”，如果能夠聯(lián)合各大智能終端廠商及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)造福全社會(huì)。萬加鏈由此應(yīng)運(yùn)而生，通過自主研發(fā)的智能模塊采集傳感器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的去隱私以及敏感化，完成數(shù)據(jù)的上鏈，最后達(dá)到數(shù)據(jù)資產(chǎn)化和可交易化。

在智能設(shè)備得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，海量的智能設(shè)備也給它所依賴的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)帶來了巨大的壓力。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)智能設(shè)備在四五年內(nèi)將突破300億臺(tái)，這個(gè)數(shù)量比互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的用戶數(shù)量高出1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。支撐如此數(shù)量級(jí)的終端的平臺(tái)，依然使用目前的互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)將面臨巨大的挑戰(zhàn)。

萬加鏈利用自身在硬件的研發(fā)能力，強(qiáng)化了智能硬件的邊緣計(jì)算的能力，將各個(gè)智能設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的接口轉(zhuǎn)移各個(gè)智能硬件層，從而分散了平臺(tái)對(duì)支撐海量設(shè)備的壓力，并且設(shè)備越多，平臺(tái)越穩(wěn)定健壯。

萬加鏈的設(shè)計(jì)方案

1. 萬加鏈的技術(shù)棧

1.1 Mesh Network

Mesh Network 也稱為“多跳網(wǎng)絡(luò)”，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的可以不斷擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無線設(shè)備之間的傳輸。其核心是讓網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都發(fā)送和接收信號(hào)，使普通無線技術(shù)過去一直存在的可擴(kuò)充能力低和傳輸可靠性差等問題迎刃而解。網(wǎng)絡(luò)中大量終端設(shè)備能自動(dòng)通過無線連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備自動(dòng)路由功能，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只和鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，因此是一種自組織、自管理的智能網(wǎng)絡(luò)，不需主干網(wǎng)即可構(gòu)筑富有彈性的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡(luò)必須預(yù)先設(shè)計(jì)和布置網(wǎng)絡(luò)，它的傳輸路徑是固定的，而 mesh 網(wǎng)絡(luò)的傳輸路徑是動(dòng)態(tài)的。

Mesh 網(wǎng)絡(luò)也稱為“多跳網(wǎng)絡(luò)”，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的可以不斷擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并能有效地在無線設(shè)備之間傳輸。在傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)中，用戶如果要進(jìn)行相互通訊的話，那么首先會(huì)訪問一個(gè)固定的接入點(diǎn)（AP），這種訪問的方式被稱為單跳網(wǎng)絡(luò)。而在多跳網(wǎng)絡(luò)中，任何無線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)作為 AP 和路由器。這樣的好處是：如果最近的節(jié)點(diǎn)由于流量大而擁塞的話，那么數(shù)據(jù)可以重新選擇一個(gè)小流量路徑進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)包根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)依次傳送到多個(gè)節(jié)點(diǎn)，最終到達(dá)目的地，這樣的訪問方式就是多跳訪問。

其實(shí)我們熟知的 Internet 就是一個(gè)“有線多跳”網(wǎng)絡(luò)的典型例子。例如，我們要發(fā)送一份電子郵件，電子郵件并不會(huì)直接到達(dá)收件人的信箱中，而是通過路由器從一個(gè)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到另外一個(gè)服務(wù)器，最后到達(dá)用戶的信箱。在轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，路由器一般會(huì)選擇一條較好的路徑，使得電子郵件能夠盡快投遞到用戶信箱。所以，Wireless Mesh 網(wǎng)絡(luò)可以稱為 Internet 的一種無線版本，它與傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)最大的不同是能夠自動(dòng)尋找最佳路徑，將分包數(shù)據(jù)從一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)傳遞到另一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)直至到達(dá)目的地，這些特點(diǎn)使 Wireless Mesh 網(wǎng)絡(luò)與蜂窩通信等傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)相比具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

在 Mesh 網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅能傳送和接收信息，還能充當(dāng)路由器對(duì)其附近節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息，隨著更多節(jié)點(diǎn)的相互連接和可能的路徑數(shù)量的增加，總的帶寬也大大增加。

此外，因?yàn)槊總€(gè)短跳的傳輸距離短，傳輸數(shù)據(jù)所需要的功率也較小。既然多跳網(wǎng)絡(luò)通常使用較低功率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)洁徑墓?jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間的無線信號(hào)干擾也較小，網(wǎng)絡(luò)的信道質(zhì)量和信道利用效率大大提高，因而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的網(wǎng)絡(luò)容量。比如在高密度的城市網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，Mesh 網(wǎng)絡(luò)能夠減少使用無線網(wǎng)絡(luò)的相鄰用戶的相互干擾，大大提高信道的利用效率。

1.2 DPoS 共識(shí)算法

DPoS（委任權(quán)益證明）是區(qū)塊鏈上高性能的去中心共識(shí)算法，由比特股團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造，長期以來被認(rèn)為是更加安全合理、節(jié)約成本的共識(shí)機(jī)制。

DPoS 是由委托人來創(chuàng)建區(qū)塊。委托人是被社區(qū)選舉的可信賬戶，得票數(shù)排行前 21 位。其他得票排名為進(jìn)入前 21 名的委托人賬號(hào)被列入候選人，為了成為正式委托人，用戶要去社區(qū)拉票，獲得足夠多的用戶信任。用戶根據(jù)自己持有的VKT 數(shù)量占總量的百分比來投票。當(dāng) 21 個(gè)區(qū)塊生成周期完成后，委托人排名前21 名的代表就會(huì)重新調(diào)整，排名下降的則被降級(jí)到候選人。每個(gè)周期的 21 個(gè)區(qū)塊，均由 21 個(gè)代表隨機(jī)生成，每個(gè)塊的時(shí)間為 3 秒，新創(chuàng)建的塊被廣播到網(wǎng)絡(luò)上，并被添加到區(qū)塊鏈里。

在一般情況下，一個(gè) DPoS 區(qū)塊鏈不會(huì)出現(xiàn)分叉，因?yàn)閰^(qū)塊生產(chǎn)者是通過合作而非競(jìng)爭的方式來生產(chǎn)區(qū)塊。即便真的出現(xiàn)了分叉，共識(shí)也將自動(dòng)的切換到最長的鏈上。之所以會(huì)這樣運(yùn)作，是因?yàn)閰^(qū)塊添加到一個(gè)區(qū)塊鏈分叉的速率與公用同一共識(shí)的區(qū)塊生產(chǎn)者比例是相關(guān)的。換句話說，具有更多生產(chǎn)者的區(qū)塊鏈分叉會(huì)比擁有較少生產(chǎn)的那一個(gè)條，增長的速度更快。而且，沒有一個(gè)生產(chǎn)者會(huì)同時(shí)在兩個(gè)分叉上同時(shí)生產(chǎn)區(qū)塊。如果一個(gè)區(qū)塊生產(chǎn)者被抓到做這樣的事兒，那么這個(gè)生產(chǎn)者將很可能被投票投出。這些雙重生產(chǎn)行為對(duì)應(yīng)密碼學(xué)憑證可以用來自動(dòng)的刪除這些濫用者。

通常 DPoS 區(qū)塊鏈 100%會(huì)有區(qū)塊生產(chǎn)者參與。一個(gè)交易從廣播開始后平均1.5 秒就可以 99.9%被認(rèn)為是確認(rèn)了。在一些特殊情況下例外，軟件出現(xiàn) bug，網(wǎng)絡(luò)擁塞，或一個(gè)惡意的區(qū)塊生產(chǎn)者制造了兩個(gè)或更多的分叉。為了確保一個(gè)交易絕對(duì)是不可逆的，一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以選擇等待 21 個(gè)區(qū)塊生產(chǎn)者中的 15 個(gè)給出確認(rèn)?；谌f加鏈的軟件配置，在一般情況下這需要平均 45 秒的時(shí)間。默認(rèn)情況下，所有的節(jié)點(diǎn)將認(rèn)為當(dāng) 21 個(gè)生產(chǎn)者中有 15 個(gè)給出確認(rèn)后這一區(qū)塊就是不可逆的了，并且不管長度如何都不會(huì)切換到?jīng)]有這一區(qū)塊的分叉。

在分叉開始的 9 秒內(nèi)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以警告用戶他們極可能正處于分叉中。在連續(xù)丟失 2 個(gè)區(qū)塊后，有 95%的概率可以確認(rèn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)處于分叉中。在連續(xù)丟失 3 個(gè)區(qū)塊后就有 99%的概率確認(rèn)。可以通過節(jié)點(diǎn)丟失、近期參與比率和其他參數(shù)來構(gòu)建魯棒性預(yù)測(cè)模型，從而快速的警告操作者出現(xiàn)了問題。對(duì)于這種警告的反應(yīng)完全取決于商業(yè)交易的性質(zhì)，但最簡單的做法就是等待 15/21 的確認(rèn)直到警告消失。

1.3 鏈碼和虛擬機(jī)

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)宏大的生態(tài)系統(tǒng)，不同的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的業(yè)務(wù)邏輯有著非常大的差別。萬加鏈作為支撐物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)系統(tǒng)，為開發(fā)者提供了一套圖靈完備鏈上編程機(jī)制——鏈碼（Chain Code）和虛擬機(jī)（VM），為開發(fā)者提供簡單快捷的擴(kuò)展服務(wù)，開發(fā)者可以方便快速地開發(fā)出滿足個(gè)性化需求的 DAPPs。

虛擬機(jī)是鏈碼的執(zhí)行環(huán)境。萬加鏈參考了 EOS 的設(shè)計(jì)，采用獨(dú)立虛擬機(jī)架構(gòu)。任何符合萬加鏈沙盒標(biāo)準(zhǔn)且有足夠的運(yùn)行效率的虛擬機(jī)都可以輕松與萬加鏈的虛擬機(jī)接口對(duì)接，因此萬加鏈并不限定鏈碼的編程語言。

開發(fā)者可以使用鏈碼在萬加鏈上發(fā)行數(shù)字資產(chǎn)，也可以使用鏈碼與鏈外世界交互等等。

1.4 VEX

VEX 是萬加鏈實(shí)現(xiàn)的跨鏈操作協(xié)議，包含跨鏈資產(chǎn)交換協(xié)議和跨鏈?zhǔn)聞?wù)交互協(xié)議兩個(gè)部分。跨鏈資產(chǎn)交換協(xié)議可以讓用戶在不同區(qū)塊鏈上進(jìn)行數(shù)字資產(chǎn)交換；而跨鏈?zhǔn)聞?wù)交互協(xié)議可以保證分布式事務(wù)的不同步驟分布在不同區(qū)塊鏈上執(zhí)行，且保證事務(wù)的一致性。

1.5 BaaS 服務(wù)

萬加鏈上的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備每時(shí)每刻都在產(chǎn)生大量的交互數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)間接或直接反映了人類的生活細(xì)節(jié)，是萬加鏈用戶的數(shù)字資產(chǎn)，具有非常高的價(jià)值。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)體量是非常龐大的，寫入?yún)^(qū)塊是不可行的。

IPFS（Interplanetary File System，星際文件傳輸網(wǎng)絡(luò)）是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的分布式超媒體分發(fā)協(xié)議，能夠?qū)⑺芯哂邢嗤募芾砟Ｊ降挠?jì)算設(shè)備連接在一起。

IPFS 和萬加鏈能夠完美結(jié)合，用戶可以使用 IPFS 來處理大量數(shù)據(jù)，然后把對(duì)應(yīng)的加密哈希存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈中并打上時(shí)間戳。這樣就無需將數(shù)據(jù)本身放在鏈上，不但可以節(jié)省區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)帶寬，還可以對(duì)其進(jìn)行有效保護(hù)。

DOC（Digital assets Ownership Certification），是萬加鏈結(jié)合 IPFS 開發(fā)出的數(shù)字資產(chǎn)所有權(quán)認(rèn)證功能，用來對(duì)萬加鏈上的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所產(chǎn)生的每一條數(shù)據(jù)進(jìn)行所有權(quán)認(rèn)證，然后將認(rèn)證過的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)至 IPFS 上。

2. 萬加鏈的解決方案

2.1 總體架構(gòu)

萬加鏈總體架構(gòu)如下圖所示：萬加鏈網(wǎng)絡(luò)，采用 DPos 共識(shí)機(jī)制。同時(shí)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的需要的消息傳輸采用 Mqtt 通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)即時(shí)消息的傳輸。不同行業(yè)應(yīng)用有不同的解決方案，需要運(yùn)行在 ChainCode 上，ChainCode 支持應(yīng)用升級(jí)，同時(shí)萬加鏈也支持 EVM。

2.2 分層網(wǎng)絡(luò)

為提供安全性和低延時(shí)的雙重保障，萬加鏈系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分層處理，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，選擇不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。

其中賬本網(wǎng)絡(luò)采用經(jīng)過優(yōu)化的 Graphene（石墨烯引擎）實(shí)現(xiàn)。Graphene 由Bitshares 團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)現(xiàn)，原版本支持每秒 10 萬的交易容量，而優(yōu)化過的Graphene 可以達(dá)到百萬級(jí)別的交易容量。而通訊網(wǎng)絡(luò)層采用基于 Mesh Network的技術(shù)配合 MQTT 網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)，保證了更高速率的物聯(lián)網(wǎng)通訊要求。萬加鏈還設(shè)計(jì)了適合流傳輸?shù)?Vankia Flow，以滿足用戶對(duì)流傳輸?shù)囊蟆?/p>

3. 萬加鏈初期數(shù)據(jù)獲取產(chǎn)品

3.1 智能通訊模組

模組補(bǔ)貼換數(shù)據(jù)：萬加鏈通過自己開發(fā)的硬件模組接入智能硬件，智能硬件內(nèi)置區(qū)塊鏈輕節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)無網(wǎng)通信、無網(wǎng)操控等，已經(jīng)初步形成了硬件模組+平臺(tái)+App 的產(chǎn)品鏈，提供基于自組網(wǎng)芯片硬件模組開發(fā)以及基于區(qū)塊鏈的平臺(tái)開發(fā)，萬加鏈提供去中心化的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分布式物聯(lián)網(wǎng)的底層協(xié)議，讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在無網(wǎng)情況下實(shí)現(xiàn)相互連接，形成智能硬件接入基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

3.2 智能數(shù)據(jù)采集終端

萬加鏈 Vankia 依托自有專利技術(shù)研發(fā)了智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備。該設(shè)備使用了遙感技術(shù)、視頻解析技術(shù)、探測(cè)技術(shù)及云端的人工智能技術(shù)，結(jié)合第三方數(shù)據(jù)源綜合研發(fā)而成，使其擁有采集城市人員流動(dòng)、社區(qū)居住人口、展會(huì)參展人員情況等多項(xiàng)數(shù)據(jù)采集的能力。該設(shè)備將采集的數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈，即保證數(shù)據(jù)的公正性，也保證了用戶的隱私收到保護(hù)。

3.3 基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用模塊

萬加鏈支持強(qiáng)大的 Chain Code，開發(fā)者可以基于 Chain Code 完成定制化的功能。在此基礎(chǔ)之上，萬加鏈提供的應(yīng)用模塊使得非技術(shù)用戶可以“所見即所得”地完成去中心化應(yīng)用的設(shè)計(jì)、發(fā)布與管理。

用戶仍然可以使用 Chain Code 通過編輯代碼來提交定制化的去中心化應(yīng)用。

為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用或產(chǎn)品提供的創(chuàng)建數(shù)字貨幣和一鍵發(fā)布行業(yè)應(yīng)用的功能模塊。與萬加鏈的 DAPP 結(jié)合，用戶可以在不編寫任何代碼的情況下，快速創(chuàng)建、發(fā)布和管理去中心化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

行業(yè)應(yīng)用是在 Chain Code 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，因此用戶可以通過編寫代碼的方式來創(chuàng)建和發(fā)布復(fù)雜邏輯的應(yīng)用系統(tǒng)。

4. 萬加鏈數(shù)據(jù)交易所

數(shù)據(jù)交易所是萬加鏈在 Chain Code 和 IPFS 分布式存儲(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)管理和交易模塊。用戶可以使用數(shù)據(jù)模塊來管理自有應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。同時(shí)萬加鏈提供了數(shù)字資產(chǎn)交易功能，用戶可以使用此功能來上架自有數(shù)據(jù)或者發(fā)布數(shù)據(jù)購買需求。系統(tǒng)自帶強(qiáng)大的撮合系統(tǒng)和數(shù)字資產(chǎn)所有權(quán)認(rèn)證體系，以保障用戶自有數(shù)據(jù)的安全和收益。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

不緩存沉淀交易數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)交易所提供的是一個(gè)交易通道，區(qū)塊鏈上僅存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)交易摘要、憑證、數(shù)字版權(quán)以及其它交易所需要依賴的一些基礎(chǔ)信息，并不保存交易的源數(shù)據(jù)和加密后的源數(shù)據(jù)，所以并不會(huì)出現(xiàn)有人同步所有賬本后進(jìn)性強(qiáng)行破解而得到數(shù)據(jù)的可能性。

隱私保護(hù)：交易所里交易的個(gè)人數(shù)據(jù)都需要得到本人的授權(quán)確認(rèn)，聯(lián)盟成員在交易所購買個(gè)人數(shù)據(jù)的初衷是為了獲得個(gè)人的更多信息，但這項(xiàng)交易依然事關(guān)個(gè)任隱私，只要是個(gè)人隱私數(shù)據(jù)都需要獲得本人的同意。

數(shù)據(jù)版權(quán)：DOC 是萬加鏈區(qū)塊鏈對(duì)數(shù)據(jù)這個(gè)特殊的資產(chǎn)進(jìn)行版權(quán)認(rèn)證的技術(shù)控制手段，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)交易智能合約生效后，這條數(shù)據(jù)就會(huì)被打上一個(gè)永久數(shù)字證書，用來證明數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者，今后這條數(shù)據(jù)產(chǎn)生的價(jià)值收益權(quán)永久歸生產(chǎn)者所有，這一點(diǎn)更是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的確權(quán)和溯源。