基于以支持通證經(jīng)濟發(fā)展為首要目標的公有鏈系統(tǒng)Fractal介紹

本文提出了一種以支持通證經(jīng)濟的發(fā)展為首要目標的公有鏈系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用DPOS共識機制，保證系統(tǒng)的去中心化與效率之間的平衡。Map-Sidechain是系統(tǒng)的核心機制，用戶可以方便的將各種類型的資產(chǎn)映射到Fractal主鏈上，也可以根據(jù)自身需求創(chuàng)建各類型的、異構(gòu)的、甚至單節(jié)點的側(cè)鏈。用戶可以自行創(chuàng)建側(cè)鏈，也可以購買“側(cè)鏈服務(wù)商”的服務(wù)，以降低開發(fā)及維護成本。通證經(jīng)濟需要以較低的成本支持區(qū)塊鏈領(lǐng)域商業(yè)模式的創(chuàng)新以及現(xiàn)有商業(yè)模式向區(qū)塊鏈世界的遷移，這也是創(chuàng)立Fractal系統(tǒng)的初衷。

1. 引言

技術(shù)水平的進步，使得人類的經(jīng)濟活動和社會形態(tài)不斷隨之發(fā)生變化。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的爆炸式發(fā)展，人們對更加便捷、安全、去中心化的價值交換手段的需求催生了以比特幣（Bitcoin）嚴為代表的加密貨幣熱潮。

自從比特幣流行以來，加密貨幣行業(yè)迅速發(fā)展演進，先是出現(xiàn)了不同種類的加密數(shù)字貨幣（Coin），之后隨著以太坊（Ethereum）F的誕生以及ICOm的興起，通證（Token）開始大規(guī)模被發(fā)行及交易。通證作為“可流通的加密數(shù)字權(quán)益證明”，是區(qū)塊鏈提升傳統(tǒng)商業(yè)模式效率的關(guān)鍵。。然而，迄今為止，大多數(shù)通證經(jīng)濟網(wǎng)的實踐僅僅止步于ICO。ICO本質(zhì)上是一種融資行為，對通證經(jīng)濟來說，到這一步是遠遠不夠的。證券化通證ST（SecurityToken）正在試圖解決ICO的諸多先天不足，使數(shù)字資產(chǎn)真正進入主流視野。ST有很多顯著的優(yōu)勢，比如簡化合格投資者身份認證，將不同國家的監(jiān)管規(guī)則編纂進智能合約”，從而使KYC和AML機制自動化。隨著創(chuàng)新的不斷涌現(xiàn)，通證經(jīng)濟的發(fā)展空間不可限量。

以太坊的目標是成為去中心化應(yīng)用的平臺，然而無論從設(shè)計目的還是實際性能來講，以太坊都無法承載通證經(jīng)濟未來的成長。盡管當(dāng)前區(qū)塊鏈行業(yè)發(fā)展迅猛百花齊放，但還沒有出現(xiàn)一個有影響力的、以支持通證經(jīng)濟的發(fā)展為首要目標的底層平臺。

Fractal是FCoin數(shù)字資產(chǎn)交易平臺聯(lián)合一些通證經(jīng)濟的堅定支持者共同發(fā)起的公鏈項目，將不僅僅支持FCoin自身對于通證經(jīng)濟的實踐和探索，更以支持整個通證經(jīng)濟的未來發(fā)展為核心目標。Fractal Core是Fractal項目的第一個核心產(chǎn)品，具備一個高性能公鏈所需要的基礎(chǔ)功能，包括高效的共識機制及智能合約，同時內(nèi)生支持Token的發(fā)行、流通、分紅、及以投票為核心的各種社區(qū)治理功能。另外，通過靈活的映射-側(cè)鏈機制，F(xiàn)ractal系統(tǒng)可以將現(xiàn)實世界任意類型的資產(chǎn)映射至Fractal并通過側(cè)鏈機制實現(xiàn)高效的流通和多樣化的治理。

2. FToken（FT）

FToken（FT）由原FCoin Token升級而來，既是FCoin數(shù)字資產(chǎn)交易平臺的權(quán)益代表，也是Fractal公鏈生態(tài)的權(quán)益代表。FCoin Token最初通過“交易即挖礦”及“預(yù)發(fā)行解鎖”的機制，完成了接近50億FT的社區(qū)化發(fā)行。如今，F(xiàn)T的發(fā)行階段已經(jīng)結(jié)束。盡管FT進行了品牌升級，未來也不會有新的FToken發(fā)行。

3. 共識機制

DPOS是一種借鑒了代議制的共識設(shè)計，能夠做到兼顧去中心化和效率，在區(qū)塊鏈實踐中得到了廣泛的使用和證明。

最初Bitshares的DPOS共識機制由101個見證節(jié)點組成，見證節(jié)點是被社區(qū)選舉的可信節(jié)點，任何一個持有Token的用戶都可以參與投票和競選見證節(jié)點的過程，在每-輪投票結(jié)束后，票數(shù)最高的101個見證節(jié)點負責(zé)生產(chǎn)區(qū)塊。選舉的根本目的，是通過每個節(jié)點的投票選舉出社區(qū)里對項目發(fā)展和運行最有利的用戶，在項目初期，如果見證節(jié)點數(shù)量過多，可能會導(dǎo)致缺乏足夠的投票吸引力來完成選舉，因此我們初期不會選舉出101個見證節(jié)點，隨著系統(tǒng)用戶的增加，逐步選舉出更多的見證節(jié)點。見證節(jié)點由FT持有者定期投票選出，F(xiàn)T持有越多，投票的權(quán)利越大。

傳統(tǒng)DPOS（基于石墨烯技術(shù)）使用隨機的見證節(jié)點出塊順序，出塊速度為3秒，如果有6個見證節(jié)點，則需要2/3以上見證節(jié)點確認交易，交易確認時間總共需要12秒。

為了加快確認速度，我們借鑒了EOS的BFT改進，允許見證節(jié)點收到新區(qū)塊后立即進行確認，當(dāng)收到2/3見證節(jié)點確認時，則認為區(qū)塊不可推翻，能夠使交易確認不可逆的時間縮短至三秒。

4. 智能合約

Fractal智能合約虛擬機（FVM）基于WebAssembly（-種基于堆棧虛擬機的進制指令格式，簡稱WASM），可以使用C/C++， Go， Rust， Java， JavaScript等 多種編程語言，便于讓各種語言開發(fā)者開發(fā)智能合約應(yīng)用。

WASM擁有近乎原生的執(zhí)行速度，成熟的開發(fā)社區(qū)及工具箱，是目前最好的智能合約引擎底層技術(shù)之一。以太坊的下一代虛擬合約引擎EWASM也正在往此方向發(fā)展，因此EVM也可以方便的接入Fractal。

Fractal智能合約底層提供了大量API供開發(fā)者和用戶調(diào)用，其中包括了加密算法、系統(tǒng)、區(qū)塊、數(shù)據(jù)庫、賬戶資產(chǎn)、交易、消息等豐富功能，為各種應(yīng)用場景中的DAPP應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

5. Map-Sidechain機制

Map Sidechain機制的核心有兩個，一是 映射（Map），二是側(cè)鏈（Sidechain）。Map Sidechain機制的運作方式為：

第一步是Map： 在Fracal Core主鏈上創(chuàng)建一個類型為“聲明”的特殊合約，并在該聲明中完成新Token的初始發(fā)行。Map創(chuàng)建者可以在聲明內(nèi)容中附上映射資產(chǎn)的相關(guān)說明或證明，以提升聲明的效力。

第二步是Sidechain： 在Map 聲明下創(chuàng)建側(cè)鏈合約，側(cè)鏈的部署及運行需在符合Fractal技術(shù)規(guī)范的前提下，由Map創(chuàng)建者自行完成，也可以向側(cè)鏈服務(wù)商直接采購相關(guān)服務(wù)。

Map機制起的作用主要是，讓Fractal系 統(tǒng)外的資產(chǎn)通過映射的方式在Fractal建立權(quán)屬關(guān)系并自由流通。需要注意的是，由Map的創(chuàng)建者自身來保障資產(chǎn)的真實、有效。映射機制僅起到公開登記的作用，系統(tǒng)不關(guān)心也不保證資產(chǎn)的真實性及有效性。Sidechain的作用主要是：一、獲得大規(guī)模并行的能力，提升系統(tǒng)承載，使得Fractal生態(tài)不受制于主鏈的性能。二、實現(xiàn)自定義的、甚至為零的交易手續(xù)費，大幅降低用戶的參與門檻。三、依據(jù)資產(chǎn)映射創(chuàng)建者的意愿實現(xiàn)定制化的功能及內(nèi)部治理需求。

Map機制是實現(xiàn)通證經(jīng)濟的核心機制。Sidechain是實現(xiàn)Fractal生態(tài)多樣化，以滿足通證經(jīng)濟多樣化需求的關(guān)鍵。

以某Bitcoin地址上的btc向Fractal的映射為例：

（1）映射資產(chǎn)： 在Practal主鏈創(chuàng)建聲明并用FT對應(yīng)的私鑰簽署，同時將所有權(quán)證明作為聲明內(nèi)容的一部分，比如用該btc地址對應(yīng)的私鑰簽名該聲明的內(nèi)容。

（2）創(chuàng)建側(cè)鏈： 在該聲明下創(chuàng)建側(cè)鏈合約，側(cè)鏈的部署及交易處理，將由創(chuàng)建者完成（也可向側(cè)鏈服務(wù)商采購資源）。

（3）側(cè)鏈可以實現(xiàn)一個特殊的贖回交易，允許側(cè)鏈中任意地址可以通過簽名實現(xiàn)贖回操作。在贖回交易發(fā)出后，資產(chǎn)映射創(chuàng)建者負責(zé)將Bitcoin主鏈上的原生資產(chǎn)即btc完成轉(zhuǎn)移。

以映射某網(wǎng)站的所有權(quán)為例：

用主鏈FT的私鑰簽署聲明，并將所有權(quán)證明作為聲明內(nèi)容的一部分，如將簽名后的聲明放置于網(wǎng)站每個頁面的頁尾，并附上鏈接。

以上舉例僅僅是為了說明聲明的可行性，并不規(guī)定特定的聲明樣式，也無法保證所有聲明的證明力。不同類型的資產(chǎn)，需要根據(jù)資產(chǎn)的特性，去研究實施不同的聲明方法，必要的時候還需要引入第三方機構(gòu)，以提升聲明的證明力。

6. 交易手續(xù)費

目前的公鏈生態(tài)中，交易手續(xù)費成了-一個繞不開的話題。比特幣（Bitcoin）網(wǎng)絡(luò)的交易手續(xù)費持續(xù)上漲，已經(jīng)遠遠談不上“接近免費”。而以太坊（Eethereum）網(wǎng)絡(luò)- ~旦交 易量增大，交易手續(xù)費成本會迅速上升，給Token交 易者、應(yīng)用開發(fā)者創(chuàng)造多樣性商業(yè)模式帶來了很大障礙。免費的交易，是我們最需要的，然而現(xiàn)實情況是，即使不考慮交易打包者的利益，對于去中心化的公鏈來說，考慮攻擊成本，免費的交易對于惡意攻擊者也是缺乏防御力的。

Fractal主鏈的交易手續(xù)費與經(jīng)典區(qū)塊鏈手續(xù)費收取模式類似，會依據(jù)交易的大小約定基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)發(fā)及打包手續(xù)費。另外，在交易逐漸增多并且超過一個區(qū)塊的容量時，區(qū)塊打包者可以選擇按照手續(xù)費繳納的多少來選擇優(yōu)先打包“價值”更高的交易。

主鏈交易手續(xù)費僅僅是Fractal網(wǎng)絡(luò)的一部分。Fractal的亮點在于它的Map Sidechain機制，這個機制將創(chuàng)造出大量的、異構(gòu)的、甚至是單節(jié)點的側(cè)鏈，這些側(cè)鏈可以依據(jù)提供服務(wù)的性質(zhì)，制定自己的手續(xù)費方案及相應(yīng)的區(qū)塊鏈架構(gòu)。為了支持某些類型的商業(yè)場景，免手續(xù)費交易的機制會在側(cè)鏈生態(tài)中大規(guī)模的涌現(xiàn)。這種情況通常是，側(cè)鏈的運營方可以從其他上層的應(yīng)用獲得收入，而不需要依賴手續(xù)費，他們將負責(zé)承擔(dān)由于免費帶來的服務(wù)器壓力，以及發(fā)展抵御惡意攻擊的能力。

7. 激勵機制

由于FT已經(jīng)完成了發(fā)行，不再增發(fā)，所以Fractal主鏈并沒有“新幣獎勵”。見證節(jié)點的收益主要來自于：

（1）見證節(jié)點將獲得其打包交易的交易手續(xù)費的20%，而另外80%將定期分配給FT的持有者。

（2） Fractal系統(tǒng)鼓勵見證節(jié)點競選者成為側(cè)鏈服務(wù)商。穩(wěn)定的見證節(jié)點表現(xiàn)，是其獲得客戶青睞的有力背書。

8. 通證權(quán)益

Token是可流通的加密數(shù)字權(quán)益證明，包含三個要素：權(quán)益、加密、流通。分紅與投票功能正是Token權(quán)益的體現(xiàn)。

在Fractal中，F(xiàn)T既是代表FCoin平臺權(quán)益的通證，也是代表Fractal生態(tài)權(quán)益的通證，不但可以獲取FCoin交易所的手續(xù)費分紅，還能參與Fractal見證節(jié)點的競選、社區(qū)治理等活動，并獲得Fractal主鏈80%的手續(xù)費分紅。Fractal公鏈內(nèi)生 支持鏈上資產(chǎn)的發(fā)行。代表鏈上資產(chǎn)的Token可以交易、轉(zhuǎn)賬，支付，投票治理，也能夠被銷毀，既可以在主鏈上流通，也可以跨鏈流通，通過跨鏈協(xié)議進行資產(chǎn)的轉(zhuǎn)移、創(chuàng)建和銷毀。

Fractal公鏈的資產(chǎn)發(fā)行方能方便的進行分紅發(fā)放?；诜旨t模塊，發(fā)行方可以制定各種各樣的策略來擴展自己的生態(tài)。甚至開展保險、借貸、眾籌等業(yè)務(wù)，或創(chuàng)造一系列的金融衍生品。投票也是體現(xiàn)通證權(quán)益的核心功能，資產(chǎn)發(fā)行方可以制定并通過智能合約實施相關(guān)的規(guī)則，使得Token的持有者可以方便的基于投票模塊參與社區(qū)治理。

FCoin交易平臺將成為Fractal的典型場景，F(xiàn)Coin本 身的分紅（參考FCoin白皮書）以及投票等社區(qū)化自治屬性都將得到Fractal完整的支持。

9. 快照

區(qū)塊鏈系統(tǒng)本身是一套優(yōu)雅的金融清算、結(jié)算系統(tǒng)，然而由于存儲規(guī)模的限制，目前多數(shù)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)只存儲了最為必要的清算結(jié)果數(shù)據(jù)，并沒有存儲某時刻鏡像這類的冗余數(shù)據(jù)。而分紅、投票等權(quán)益的行使，通常需要以某些時間點的快照數(shù)據(jù)為基準。

由此需求，F(xiàn)ractal設(shè)計了資產(chǎn)快照功能。每個區(qū)塊的產(chǎn)生可以理解為鏈上的一次清算，區(qū)塊的時間即是對每次清算的時間戳。因此我們可以記錄鏈上每個區(qū)塊產(chǎn)生時，鏈上所有資產(chǎn)的快照數(shù)據(jù)。保存快照數(shù)據(jù)有較高的成本門檻，因此快照數(shù)據(jù)只會在見證節(jié)點或是則鏈供應(yīng)商節(jié)點存儲，并可以根據(jù)實際情況自行刪除歷史數(shù)據(jù)。如果資產(chǎn)發(fā)行方有使用快照的需求，可以向見證節(jié)點或是側(cè)鏈供應(yīng)商采購相關(guān)服務(wù)。

在投票期間，資產(chǎn)快照可以抵押成選票，用來參加社區(qū)治理。由于資產(chǎn)的交易是實時的，如果基于鏈上的實時數(shù)據(jù)投票，會產(chǎn)生資產(chǎn)復(fù)用投票的漏洞。公平起見，F(xiàn)ractal的投票 機制基于某個時間點的快照數(shù)據(jù)，快照API也可以被合約調(diào)用。投票完成時，被使用的快照資產(chǎn)會被投票合約鎖定，鎖定期直到投票結(jié)束為止。

10. 側(cè)鏈服務(wù)商

從商業(yè)上理解，如果將Fractal比做“基礎(chǔ)電信網(wǎng)絡(luò)”，那么側(cè)鏈服務(wù)商就類似“云計算”提供商。對于Fractal生態(tài)來說，側(cè)鏈服務(wù)商是一個至關(guān)重要的角色。

通證經(jīng)濟的發(fā)展需要多樣化的區(qū)塊鏈實現(xiàn)形式，以滿足不同商業(yè)機構(gòu)的需求。這樣多樣化的生態(tài)，并不能被事先設(shè)計，也不是某一條公鏈能夠單獨支持的。我們引入了側(cè)鏈服務(wù)商這個角色，讓他們由商業(yè)利益驅(qū)動，根據(jù)市場需求，提供多樣化的側(cè)鏈產(chǎn)品，以滿足不同場景、不同客戶的需求。

從技術(shù)角度看，資產(chǎn)映射的創(chuàng)建者可以自己實現(xiàn)并維護和發(fā)展側(cè)鏈，但多數(shù)情況下，這樣做的成本較高。事實上，很多場景下對功能的需求是類似的，因此專業(yè)的側(cè)鏈服務(wù)商能夠提供更低成本、更可靠的側(cè)鏈服務(wù)。

11. 數(shù)字資產(chǎn)交易平臺

數(shù)字資產(chǎn)交易平臺是當(dāng)前區(qū)塊鏈生態(tài)的重要組成部分，也是未來通證經(jīng)濟的重要組成部分。然而現(xiàn)有的交易平臺卻飽受不透明、中心化嚴重的指責(zé)。于是，去中心化的交易平臺成為了研究熱點，其中以BTS為代表。然而交易平臺對于撮合效率、訂單集中度的天然需求，使得去中心化交易平臺舉步維艱。

我們認為，這種交易平臺去中心化的實現(xiàn)路徑是有問題的，去中心化交易平臺的實踐不可能一蹴而就。有些人基于以支付為目的的公鏈項目，來實現(xiàn)去中心化交易平臺，是注定要失敗的，因為支付和交易所的需求大不相同。

利用Fractal的Map- Sidechain機制，我們可以非常方便的找到-條推動交易平臺向透明甚至去中心化方向發(fā)展的路徑。比如，我們可以將平臺持有各類數(shù)字資產(chǎn)，全部映射為Fractal側(cè)鏈，并在側(cè)鏈采用并行、高效的共識機制完成交易平臺內(nèi)部清算系統(tǒng)的“上鏈”。這樣，我們可以為交易平臺的每個用戶的每- 種資產(chǎn)，對應(yīng)一條Fractal側(cè)鏈的一個地址，實現(xiàn)交易平臺初步的透明化。更進一步，我們還可以嘗試把交易平臺的撮合系統(tǒng)，發(fā)展為Fractal的一個側(cè)鏈。通過上述方向持續(xù)的探索實踐，我們可以將數(shù)字資產(chǎn)交易平臺從一個不透明、中心化嚴重的架構(gòu)，向完全透明、中心化與去中心化相結(jié)合的架構(gòu)轉(zhuǎn)變。

12 結(jié)論

Fractal Core是一個面向應(yīng)用層的區(qū)塊鏈框架，目標是作為一整套有效的底層工具，推動通證經(jīng)濟的發(fā)展。首先，我們?yōu)镕ractal系統(tǒng)引入了高效的DPOS共識協(xié)議，保障系統(tǒng)的去中心化與效率間的平衡。之后，我們引入對于Fractal Core最為重要的Map Sidechain機制。通過Map現(xiàn)實世界的各類型資產(chǎn)的擁有者，可以非常方便的通過標準化的聲明機制，將資產(chǎn)映射到Fractal的主鏈上， 在Map完成以后，就可以通過創(chuàng)建自己側(cè)鏈或者購買側(cè)鏈服務(wù)商的資源，構(gòu)建符合自身需求的底層機制與經(jīng)濟模型。從商業(yè)角度看，引入“側(cè)鏈服務(wù)商”，可以創(chuàng)造出大量豐富的，符合現(xiàn)代商業(yè)規(guī)律及互聯(lián)網(wǎng)精神的商業(yè)模式，并以此推動通證經(jīng)濟的深入發(fā)展。