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InterValue(互联价值)高实用性去中心化分布式应用开发平台

文章来源:区块网

InterValue,分布式应用,

2018/07/11 17:11

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互联网实现了人类社会部分信息在互联网上流转和分享,区块链则可以实现包括人类社会所有数字资产及实际资产在内的全部信息在价值互联网上的流转和分享。互联网和区块链存在的意义和价值是实现现实社会到虚拟社会的映射,其中互联网可实现信息的映射,区块链则可以实现价值的映射。InterValue 作为实用化的价值互联区块链基础设施,提供了具有一系列技术和功能特性用于支撑现实世界和虚拟世界之间的价值映射,必将为探索和早日实现价值映射提供可行的实现路径。

憧憬一下 InterValue 广泛应用后的世界,人们的任何行为和活动均可实现自动支付、自动评价、自动保存、自动判断合法性,人们可以自行选择一生的行为和活动是否保存。随着人工智能的逐步演进,可以诞生具备个体完整意识、完全自主智能的虚拟人,人们将现实生活中的各种资产完全转移到链上后,代表一个个人类社会个体的虚拟人将和个体资产一起,永远在链上保存和演化下去,实现了人类社会的虚拟永生,这就是互联网和区块链完整结合后,现实世界和虚拟世界之间的信息映射和价值映射完全实现后的世界。

InterValue 的目标是构建一个通用、支撑功能完善、性能高、易于使用、用户体验好、可扩展的基于增强有向无环图的区块链 4.0 基础设施,打造支撑各类链上应用的区块链 4.0 生态系统。

InterValue 聚焦区块链基础设施和平台层核心技术,构建具备独创完全分布式匿名 P2P 网络通信协议、新型抗量子攻击密码哈希算法和签名算法、独创双层共识和挖矿机制、支持交易匿名保护、图灵完备智能合约等特性,采取公平分发机制,支持第三方资产发行、跨链通信、多链融合等功能,能以公有链、联盟链、私有链等形式落地到实际应用场景。InterValue 的愿景是实现价值传输网络各类关键技术,构建全球价值互联网,为各类价值传输应用提供基础网络。


生态体系

InterValue 充分吸收现有区块链 1.0、区块链 2.0 和区块链 3.0 项目的优点,解决它们的突出问题和技术缺陷,构建更加繁荣的应用生态。如图 2-3 所示,InterValue 创新设计了链上链下数据映射机制,基于有向无环图 (DAG) 和哈希网 (HashNet) 的新型增强数据结构、基于 HashNet 共识和 BA-VRF 共识双层共识机制、引入外部触发条件的高级图灵完备智能合约、基于抗量子攻击的 Keccak512 哈希算法和 NTRUSign签名算法、基于环签名和零知识证明交易匿名保护机制,具有交易快速确认、抗量子攻击、节点匿名通信、交易匿名保护、高级智能合约、数据上链等区块链 4.0 的功能特性,并通过采取公平分发机制,支持第三方资产发行、跨链通信、多链融合等功能。

InterValue 的愿景是构建全球价值互联网,为各类价值传输应用提供基础区块链网络,支持各类实际应用以公有链、联盟链、私有链等形式落地。在特定应用中,InterValue将特定应用场景数据进行 Hash 运算,Hash 值存储在 InterValue 公链上,面向的应用场景已经不限于区块链 1.0 背景下以比特币为代表的数字货币应用,不限于区块链 2.0 背景下数字货币与智能合约相结合的金融领域,以及不限于区块链 3.0 在政府、健康、文化和艺术等领域上的应用尝试;基于 InteValue 的区块链 4.0 公链将成为多个行业的基础设施,形成基于区块链的完善行业生态体系,将广泛而深刻地改变人们的生活方式。

InterValue 将彻底重塑现有互联网的运营模式,将经济激励系统本身变为能够在系统内循环的体系,创造一个完全去中心化互联网价值传输生态系统,同时也是个完全开放的社区生态系统,超越国界,让每一位参与者都能获得相应的价值体现。

关键特性

InterValue 对区块链基础设施的各个层面均作了很大改进,在部分层面提出了突破性的创新。InterValue 主要技术创新包括:

1.在底层 P2P 网络节点通信层面,结合现有基于 Tor 的匿名通信网络、基于区块链的分布式 VPN 的优点实现了独创的匿名P2P 通信网络,设计实现了节点匿名接入的方法,并实现了私有加密的通信协议,极大地增强了底层通信网络中节点的匿名性,确保节点间通信难以被追踪和破解。

2.在底层数据结构层面,采用了新型数据结构,增强式的有向无环图(DAG)——哈希网(HashNet,HN),极大地减少了节点所需存储空间,提高底层数据存储效率和安全性。

3.在分布式共识机制层面,设计了一种安全高效的双层共识机制,基于增强 DAG 的HashNet 共识和基于随机选择函数的拜占庭协商(BA-VRF)共识,该共识机制具有并发量高、交易确认速度快的特点,可快速构建面向不同应用场景的生态体系。在项目1.0 版中,由于基于增强 DAG 的 HashNet 共识实现较为困难,因此先实现基础 DAG共识和 BA-VRF 共识相结合的双层共识机制。 

4.在抗量子攻击层面,采用新型抗量子攻击密码算法,通过将 ECDSA 签名算法替换为基于整数格的 NTRUsign 签名算法,同时用 Keccak-512 哈希算法替换现有的 SHA 系列算法,降低了量子计算⻜速发展和量子计算机逐步普及带来的威胁。 

5.在匿名交易层面,结合⻔罗币和 ZCash 等加密虚拟货币的特性,通过零知识证明和环签名,设计了效费比极高和安全性极好的交易匿名和隐私保护方法,满足不同应用场景隐私保护需求。

6.在智能合约层面,通过实现摩⻄虚拟机 (Moses Virtual Machine,MVM),支持声明式非图灵完备智能合约和面向摩⻄ (Moses) 语言的高级图灵完备智能合约,优势在于较好的支持链下数据访问,支持第三方资产发行,能以公有链、联盟链、私有链等形式落地到实际应用场景。 

7.在跨链通信和多链融合层面,采用中继链技术将跨链通信和多链融合功能模块作为单独一层 Overlay 来实现,既能够保持跨链操作的独立性,又能够复用 InterValue 基础链的各种功能。

8.在生态激励层面,综合使用多种 Token 分配手段和方法,并支持双层挖矿用于生态激励。 

9.在行业应用层面,通过流通支付、数据传输、数据搜索、合约调用等 JSON-RPC 行业通用接口的开发,支撑上层的各类应用。

InterValue 关键特性设计如图2-4所示。

InterValue 关键特性概括起来,主要包括:

• 基于 HashNet 的新型增强式 DAG 数据结构,存储空间需求小
• 多层共识机制:HashNet、BA-VRF 和基础 DAG 共识

• 完全分布式匿名 P2P 网络通信
• 抗量子攻击的哈希算法和签名算法
• 支持声明式智能合约与图灵完备智能合约,并支持链下数据访问
• 支持图灵完备的高级声明式智能合约
• 支持高并发交易,交易确认时间短


项目优势

InterValue 是一个自我进化的生态系统,项目吸纳现有区块链 3.0 项目的优点,并致力于打造 4.0 时代基础设施,重点借鉴了采用 DAG 数据结构的 IOTA 和 Byteball以及目前正在研发的 Hashgraph 项目的优点,并通过采用创新的双层共识机制,设计和使用具有抗量子攻击特性的密码算法,设计并实现基于 HashNet 的全新共识机制解决现有区块链基础设施存在的各类问题,构建更加繁荣的应用生态。表 2-1 从代币、市值、共识机制、智能合约、P2P 网络、量子安全、隐私保护、奖励机制、交易速度、节点分类等方面将 InterValue 与现有 DAG 公链项目进行了对比。

从 InterValue 当前推进情况及后续发展规划看,InterValue 主要有以下优势:


• 设计上定位为面向实用化的区块链 4.0 基础设施,技术特性设计先进,是支撑区块链技术大规模普及应用和实用化的区块链 4.0 基础设施。

• InterValue 团队搭配及分工合理,技术研发能力强,市场推广能力强,场景落地能力强,能够确保 InterValue 实现设计的各种特性。

• 基于 InterValue 构建的区块链链上应用正在迅速推进,目前正在策划和开发基于 InterValue 的分布式社交平台和基于 InterValue 的全球分布式存储网格。另外,团队还在筹划有很大用户基数的杀手级的链上应用。

• InterValue 团队作为技术提供方,目前已和多个有使用区块链技术优化和提升现有业务流程的公司合作,已将 InterValue 基础设施用到多个实际应用领域和场景中,正在开发和实施。

• InterValue 团队正积极构建合作伙伴联盟,力争将 InterValue 应用到尽可能多的行业和实际场景中去。

• InterValue 团队正积极构建开发者社区,在技术层面确保更多技术人才加入到InterValue 基础设施本身的改进优化和基于 InterValue 的 DApp 开发中来。

• InterValue 团队正积极构建区块链技术普及社区,推进区块链技术的普及工作。


基于 P2P 的匿名通信技术

InterValue 底层通信网络采用 P2P 架构,然后在其上加入了节点间匿名访问机制来确保信息服务的隐私保护性。

P2P 是英文 Peer-to-Peer 的缩写,称为 “对等网” 或 “点对点” 技术。IBM 将P2P 定义为:“P2P 系统由若干互联协作的计算机构成,且至少具有如下特征之一:系统依存于边缘化(非中央式服务器)设备的主动协作,每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益;系统中成员同时扮演服务器与客户端的⻆色;系统应用的用户能够意识到彼此的存在,构成一个虚拟或实际的群体。”

在 P2P 系统中,每一个节点(Peer)都是平等的参与者,承担服务使用者和服务提供者两个⻆色。资源的所有权和控制权被分散到网络的每一个节点中。P2P 技术使得网络上的沟通变得很容易、很直接,并且把对中间服务器的依赖减少到最小。P2P技术改变了 “内容” 所在的位置,使其从 “中心” 走向 “边缘”。也就是说它改变了互联网现在以集中式的网站为中心的状态,资源不保存在服务器上,而保存在所有用户的PC 机上。P2P 技术使得终端不再是被动的客户端,而成为具有服务器和客户端双重特征的设备。因此 InterValue 具有去中心化的特性。

InterValue 的 P2P 网络匿名通信主要通过以下方式实现:

(1)在本机运行一个代理服务器,这个代理服务器周期性地与其他 InterValue 交流,维持一个 TLS 链接,从而在 InterValue 网络中构成虚拟链路。具体为,每个用户运行自己的代理程序:获取目录,建立路径,处理连接。这些代理接受 TCP 数据流,并且在同一条线路上复用它们。

(2)InterValue 在应用层进行加密,在每个中继节点间的传输都通过点对点密钥来加密,形成有层次的结构。它中间所经过的各节点,都把客户端包在里面,这样在中继节点之间可以保持通讯安全。具体为,每个 InterValue 中继节点维护一个⻓期的验
证密钥和短期的会话密钥,验证密钥来签署 TLS 的证书,签署中继节点的描述符,还被目录服务器用来签署目录。会话密钥则用来解码用户发送来的请求,以便建立一条通路同时协商临时的密钥。TLS 协议还在通讯的中继节点之间使用了短期的连接密钥,周期性独立变化,来减少密钥泄漏的影响。

(3)InterValue 网络中的数据包使用了随机的路径来掩盖足迹,这样在某个点的观察者并不知道数据真正从哪里来,真正的目的地是哪里。客户端在 InterValue 网络中增量地建立一条加密线路。这条线路每次只扩展一跳,而且每次扩展的中继节点只知道数据来自哪个中继节点,数据将要被发送到哪个中继节点去。没有任何一个中继节点知道整条线路。客户端与每一跳都协商了一组独立的密钥来保证每一跳不能追踪走过的中继点。一旦一条线路建立了,就可以用来进行数据交互了。

InterValue 的匿名通信网络的基本原理如图3-1所示。目录服务器是其网络的核心,负责收集 InterValue 网络中的中继节点信息并以节点快照及节点描述的形式发布给 InterValue 代理;中继节点是 InterValue 网络的基础,在网络中的匿名通信流量都是通过由多个中继节点所组成的匿名通信链路来转发的;代理运行于 InterValue 用户端,它负责建立匿名链路并在用户的网络应用程序与 InterValue 匿名链路之间中转网络流量。在图 3-1 中,由 3 个中继节点构成了一条 InterValue 匿名通信链路,这 3个节点依据其位置依次为入口位置、中间位置与出口位置。

数据结构

1. 基础 DAG 数据结构

InterValue 在第一阶段采用基础 DAG 结构存储交易数据。当前已经有 IOTA 和Byteball 等多个项目利用 DAG 成功构建了能够⻓期稳定运行的公有链,证明了 DAG链的技术先进性和性能。在 InterValue 中,交易信息被封装成一个个单元(Unit),单元与单元之间相互链接组合成一个 DAG 图。由于单元可以链接到任意一个或多个之前的单元,不需要为共识问题付出更多的计算成本和时间成本,也不必等待节点之间数据强同步,甚至没有多个数据单元拼装区块的概念,因此可以极大提高交易的并发量,并把确认时间降低到最小。

InterValue 的 DAG 数据结构如图4-1所示,单元之间的有向边表示两个单元之间具有引用关系,图中有一条由 B 指向 A 的有向边,表示 B 引用 A,A 是 B 的父单元,B 是 A 的子单元,同时,我们称单元 C 间接引用 A,A 是 C 的祖先单元;单元 G 不具有任何父单元,称之为创世单元,创世单元是唯一的;单元 X,Y 不具有任何子单元,这类单元被称为顶端单元。

单元由单元头部和单元消息两部分组成。其中单元头部主要包含以下字段:

• 单元版本;
• 代币标志符;
• 单元创建者签名:单个签名或多个创建者共同签名;
• 父单元 hash:所引用的单个或多个父单元的 hash;
• 见证人列表:具有相同⻅证人的其他单元(通常是父单元或祖先单元)的 hash。

单元消息部分用于存储交易的信息,InterValue 具有多种类型的交易,包括支付,数据存储,投票等等。单元的数据结构的详细说明如表4-1所示。

类似于区块链中每个新块需要确认先前的所有块,DAG 中的每个新子单元需要确认其父单元,父单元的所有父单元。如果尝试修改 InterValue 中过去的记录需要与大量且越来越多的其他用户协调,其中大多数是匿名的陌生人。因此,不可更改性是基于与如此大量的陌生人协调的复杂性,这些人难以达成一致,对合作没有兴趣,并且每一个人都可以否决修订。单元发布之后,立即开始确认,并且确认可以来自任何时候由任何人发布的一个新单元,用户互相帮助:通过添加一个新单元,发布者也确认了所有以前的单元。


2. 基于增强 DAG 的 HashNet 数据结构

HashNet 是一种有向无环图(DAG),是由无数个顶点和连接顶点的有向边组成。如图4-2所示。

该图记录了全网所有节点在什么时间以什么样的顺序给其他节点发送了什么样的数据,每个节点都在内存里有这样一个 HashNet 的拷⻉。

上图中有 5 个计算机节点 A, B, C, D, E,每个节点拥有一个放置顶点 vertex(也叫event) 的柱子。最新发生的事件,会被放置的在图顶部,HashNet 是随时间向上增⻓。

• HashNet 的特征

1. 顶点。就是一个事件,包括:创建的时间戳,0 个或者多个交易,创建者的签名,以及 self-parent 和 other-parent 的 hash 值。
2. 边。HashNet 有两种边,垂直边和斜边。

⋄ 斜边表示一个 sync(有向的斜边),表示由某节点向另外一个节点发起一个 sync(网络通信),发送的数据就是以该顶点为 root 的整个 tree。

⋄ 垂直边就好比一条链,链上的事件是按照时间创建顺序放置。垂直边上的 event 都是由同一个节点创建。

3. 每个顶点一定有且只有 2 条向下的边. 一条斜边,一条垂直向下。表示该事件(红色)是 2 个节点(B to A)曾经通信过(由浅蓝向深蓝发起)的记录。

4. 每个顶点有一条或多条斜向上的边,表示由该节点向斜边的另一端的节点发起的 sync,发送的数据就是该顶点以及它所有的 parent events。比如红色事件有一条斜向上的边通到 C 节点,这条边意味着 A 把红色事件以及深蓝色和浅蓝色事件,以及它们所有的向下的边能触及到的事件都发送给了 C。

5. 如果把红色节点看作一个树的 root,那么整个树都会发送给 C。当然实际过程中,A 和 C 会先协商一下,A 只会发送整个树中 C 缺失的那部分,以减少网络交通。最后 A 在红色顶点向 C 发起同步通信后,C 节点内存中的 HashNet 中一定会填补上以红色事件为 root 的整个树。

6. 随着越来越多的节点相互发起 sync,每个节点本地的 HashNet 越来越丰满。虽然在某一时刻,每个节点 HashNet 的顶部也许有轻微的差异,但是随着时间推移,这个差异很快会被新的 sync 消除。

7. 如果 A 和 B 两个节点内存中的 HashNet 图中都有某个事件,而且无差异,那么这 2 个 HashNet 就一定同时拥有该事件的所有祖先事件(整个树)。A 和 B 两个节点会在本地运行复杂的算法,包括拜占庭容错算法,就这些祖先的子图的所有边达成共识。

8. 每个节点每次都把以自己最新创建的 event 为根的整个树同步 (只发接收者缺失的部分) 给其他节点,每个节点本地的 HashNet 相对于 worldstate 缺失的部分会很快被大量的 sync 弥补。好比很多人同时在一张白纸上随机的画黑点,很快整个白纸就变成一张黑纸。

9. 因为 #6, #7, #8,我们认为全网节点本地的 HashNet 近似相等。


关于更多InterValue信息:http://www.inve.one/

更多区块链项目介绍:http://www.qukuaiwang.com.cn/news/xiangmu
风险提示:区块链投资具有极大的风险,项目披露可能不完整或有欺骗。请在尝试投资前确定自己承受以上风险的能力。区块网只做项目介绍,项目真假和价值并未做任何审核。

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