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ECHO链 面向未来的分布式商业生态

来源: 区块网 作者:
在面向未来商业的长期演进过程中,区块链绝等于加密数字代币的炒作,通证基于固有和内在的价值(intrinsic value),立足于实体经济、为实体经济......


在面向未来商业的长期演进过程中,区块链绝等于加密数字代币的炒作,通证基于固有和内在的价值(intrinsic value),立足于实体经济、为实体经济服务。不过币圈的模式在大多数电上都没问题,是要为通证所采纳的。比如通证也要可上市交易,通证可以进行预售,这些都没问题。但在一个关键点上,通证思维于现在的币圈思维有根本的不同。未来基于区块链的商业是要切实落地,要用起来的。通证启发和鼓励大家把过重权益证明,比如门票、积分、合同、证书、点卡、证券、权限、资质等等全部来出来通证化(tokenization),放到区块链上流转,放到市场上交易,上时长自动发现其价格,同事显示经济生活中可以消费、可以验证,是可以用的东西,这是津贴实体经济的。ECHO链作为第一阶段发布的开源技术区块链,将为未来商业提供完备的区块链技术基础设施及服务。


ECHO 链是聚焦于企业级应用服务的区块链技术,基于现有成熟稳定的区块链开源项目进行开发,综合考虑开源项目的成熟度、开发接口友好性、技术组件齐备性、可插件化程度、多样化复杂业务支持程度等多方面的表现,并根据企业级区块链系统的规范和需求,对开源项目从底层进行改造和升级,形成符合企业级应用场景功能、性能、安全性、稳定性等要求的公有链,帮助各行业的用户来构建商用区块链服务。

ECHO链的设计理念

1.安全性

密码学安全

量子计算机的快速发展已经是一个大趋势,很快就会威胁到区块链。针对现有区块链区块链技术,攻击主要集中在四个方面:针对区块链基础设置的攻击;针对智能合约的攻击;针对热钱包的攻击;针对冷钱包的攻击;

目前,可用于密码破译的量子计算算法主要有 Grover 算法和 Shor 算法。在量子计算机的环境下,区块链常用的 RSA、EIGamal、ECC 公钥密码和 DH 秘钥协商协议将不再安全。相关机构对此极为重视,很多国家都在研究量子密码学,并且已经有了实施量子密码学的区块链项目,ECHO 链就是其中之一。

ECHO 链采用了抗量子特性技术方案——后量子密码,这是被认为能够抵抗量子计算机攻击的密码体制。此类加密技术的开发采取了传统的方式,即基于特定数学领域的困难问题,通过研究开发算法使其在网络通信中得到应用,从而实现保护数据安全的目的。后量子密码的应用不依赖任何量子物理现象,但其计算安全性可以抵御当前已知任何形式的量子攻击。主要采用了Learning With Errors(LWE)算法,即伴随误差学习,由于要找到 近的通用格要很长时间,因而可以抵抗来自量子计算机的攻击。 基于 Ring-LWE 的公钥加密方案相关参数选择及运算规则方案中主要的参数有 n,p,q。

n: 确定加密方案中多项式的 大次数。在保证计算效率和安全行的标准下,n 值越大越好,应该是 2K。
q: 大模数,通常是一个正整数,q 值的大小与具体实例相关。q 值应该足够大,这样才可以保证足够搞的安全行,但是 q 值越大占用的系统资源就会越多,并会增加整数计算量。
p: 小模数,通常是一个小的正整数。

q[x]/(xn+1),对于环中的两个多项式 f 和 g,表示为如下形式
,定义如下运算:
密钥生成

在该方案中加密公钥是 h(x) , 解密私钥是 f(x) 和 fp(x) ,选取方法如下选定多项式 f(x) ,g(x) ,满足 f(x) ·g(x) =0modq。
f(x) ·fq(x) = 1modq。
h(x) = fq(x) + 1。
公 钥 为 ( h(x) ,g(x) ) , 私 钥 为 ( f(x) ,fp(x) ) 。

加密过程

该方案中加密时引入随机差错多项式 e(x)∈ Ψα,Ψα 是参数为 α 的某一高斯分布, 将明文转换为多项式 m(x) ,计算密文为: c(x) = h(x)·m(x) + g(x) ·e(x) 。

解密过程

接收到的密文是 c(x) , 使用私钥 f(x) 和 fp(x) 对密文进行解密的步骤如下:

α(x) = f(x) ·c(x)= f(x) ·h(x) ·m(x) + f(x) ·g(x)·e(x)= [f(x) ·fq(x) +
f(x) ]·m(x) +f(x) ·g(x) ·e(x) modq (1)= f(x) ·m(x)

fp(x) ·a(x) = fp(x) ·f(x) ·m(x) modp= m(x) (2) 其中在第(1) 步和第(2) 步的解密过程中有可能出现解密失败,即当第(1) 步的系数不在区间 (-q2 ,q2)内或者第(2) 步的系数在不在区间 (-p2 ,p2) 之间时便会出现解密失败现象,但是只要选取合适的参数,解密失败的可能性还是非常小的, 还可以采用像 NTRU 类似的避免解密失败的方法以减少解密失败的概率。

ECHO 将会开发可与 OpenSSL 一同工作的 Ring-LWE 密钥交换协议,实现后量子时代区块链的安全问题。

数据安全

ECHO 链上读取与写入数据的权限在连入网络的所有用户之间平均分配。当涉及到作出决定时,任何用户均不享有特权。ECHO 链可以轻松识别恶意或者不正确的数据,其去中心化结构保证链上的任何用户或者组织都无法得到数据库的 高控制权。去中心化的设计使 ECHO 链不会因为单点故障导致整个链上系统故障。

ECHO 链还采用了零知识证明技术,不单单在资产转移过程中可以实现双向加密,还可以应用到很多其他对交易隐私要求极高的领域。零知识证明具有以下三个性质:

1. 完备性 completeness:如果证明方和验证方都是诚实的,并遵循证明过程的每一步,进行正确的计算,那么这个证明一定是成功的,验证方一定能够接受证明方。
2. 合理性 soundness:没有人能够假冒证明方,使这个证明成功。
3. 零知识性 zero-knowledge:证明过程执行完之后,验证方只获得了「证明方拥有这个知识」的信息,而没有获得关于这个知识本身的任何信息。

资产安全
ECHO 链对保护用户资产的安全也做了很出色的设计。

强制延迟消息:时间是安全的关键组成部分。在大多数情况下,在私钥被使用前不可能知道其是否已经被盗用。基于时间的安全机制在人们使用一些特殊类型应用程序时更为关键,这些应用程序需要将密钥保存在连接到互联网的人们日常使用的计算机上。ECHO 链支持应用程序开发者指定某些消息在包含在区块后,实际应用之前必须等待一段比较小的时间段。在此期间,这些消息可以被取消。当这类消息被广播时,用户可以通过电子邮件或短信收到相应通知。如果他们不授权该消息,那么他们可以登录其帐户来还原帐户数据并撤回消息。所需的延迟取决于操作的重要程度。支付一杯咖啡可以毫不拖延地在几秒钟内确认,而买房子可能需要 72 小时清算周期。将整个帐户转移到新的控制者手上可能 多需要 30 天。具体延迟的选择取决于应用程序开发者和用户。

密钥被盗后的恢复:ECHO 链为用户提供了一种在密钥被盗时恢复其帐户控制的方法。帐户所有者可以使用在过去 30 天内活动的任何其批准的帐户恢复合作伙伴的密钥,在其帐户恢复合作伙伴的允许后,重置其帐户上的所有者密钥。在没有帐户所有者的配合情况下,帐户恢复合作伙伴无法重置其帐户的控制权。对于攻击帐户的黑客而言,由于其已经“控制”该帐户,因此尝试执行恢复过程没有任何收获。此外,如果他们的确进行恢复的过程,那么恢复合作伙伴可能需要身份认证和多因素认证(如电话和电子邮件)。这或者会暴露黑客的身份,或者黑客在恢复过程中毫无所得。这个过程与简单的多重签名机制有极大的不同。通过多重签名的交易,会有一个对象会执行并参与每一个交易;而通过恢复过程,恢复过程的操作者仅参与了恢复的过程,并没有权力参与日常的交易。这极大降低了相关参与者的成本和法律责任。

共识安全

ECHO 链采用了当前业内主流的 DPOS 共识算法。在每一个能想到的自然网络分裂的情况下,DPOS 证明都是强健的,甚至在面对相当数量生产者舞弊的情形时也是安全的。不像其它共识算法,当大多数生产者不合格时,DPOS 还是可以继续工作。在此过程中,社区可以投票替换掉不合格的生产者,直到恢复 100%参与率。目前 M 还不知道有任何其它算法可以在如此高强度和变化多端的失败条件下依然保持强健。

DPOS 引人注目的安全性来自于其选择块生产者和验证节点质量的算法。运用赞成投票的过程可以确保一个人即使拥有 50%的有效投票权也不能独自挑选哪怕一个生产者。DPOS 旨在优化拥有强壮网络连接的诚实节点 100%参与(共识过程)的名义条件。这使得 DPOS 有能力在平均只有 1.5 秒的时间内以 99.9%的确定性确认交易,同时以优雅和可检测的方式降级,,从降级中恢复正常也不过是小事一桩。其它共识算法以网络条件差的不诚实节点为名义条件展开设计,这样设计的 终结果就是性能更差、延迟更高、通信开销高的网络,而且这个网络在 33%节点失效的情况下会完全停摆。

ECHO 链经历过各种各样的网络条件和软件错误测试。DPOS 成功穿行于其间,在处理了比任何其它区块链更多交易的同时持续达成共识,展现了非凡的能力。

身份安全

区块链世界的唯一身份标示是一串哈希值的公钥和私钥,身份标识系统薄弱。因此就存在网络匿名作恶的系统级风险。区块链的账户体系薄弱,缺乏与现实的对应身份,因为无法验证起数字世界的资产属于现实中的个人,难以与现实的社会服务网络对接起来,所以这是阻碍区块链落地到现实应用的关键。 金融,教育,医疗等需要强身份验证的行业,如果没有用户身份验证(KYC)的环节,整个系统系统无法健康运行。区块链要与现实世界连通的节点就是用户身份验证(KYCC)。为了打通这个节点,许多的区块链项目都采用了中心化机构来执行用户身份验证。但是这种用户身份验证的方式仍然是由中心化,需要第三方信任背书的机构来执行,与区块链的无需信任的思想背道而驰。

ECHO 链建立了一套完备的让区块链与现实世界连通的用户智能档案系统。通过这套用户智能档案系统,用户可以分级,分权限管理区块链应用的账户,形成统一的通行证。并且通过零知识证明,差分隐私等加密手段构建的 ECHO 链安全隔离系统,让区块链账户直接的关系互相隔离。

ECHO 链智能通行证内置了一套去中心化,以算法自驱动的用户身份验证体系。该系统由人脸识别和用户密码交叉验证,用类似零知识证明的方式来相互验证身份,让数字身份与现实身份一一对应,从而提供区块链与现实世界连通的接口。例如,在使用区块链的金融场景下,大额现金交易,验证使用者是否为本人。在 ECHO 链安全隔离系统的安全技术基础上,每个用户在创建账户的同时,会建立一套加密的用户智能档案,安全的存储用户在区块链世界的数据。ECHO 链的安全隔离系统还有如下特点:

1.安全隔离
ECHO 链安全隔离系统使用了零知识证明,差分隐私,同态加密等密码学技术,对 ECHO 链里的各个区块链账户进行安全隔离和权限管理。这些技术能够实现在不读取用户隐私数据的情况下,证明账号的所属权关系。

2. 权限分级管理
安全隔离系统还可以实现权限的分级管理。并且,由于各自的权限已经做了安全隔离,相互之间无法影响,即使一项权限被突破,其他的权限的安全性也不受影响。

在实际应用中,用户可以通过权限的分级管理,来让不通的区块链应用调取不同的数据,而不会让某个应用在用户不知情的情况下调取所有的数据。例如,让金融机构只调取数字资产数据,让医疗机构只调取身体健康数据。

2.扩展性

2.1主侧链方案

目前流行的区块链解决方案基本上仅支持单一原生数字资产传输,这可以简化很多具体实现,但是其扩展性却受到了极大的限制。脚本和合约虽然缓解了这种状况,但依然面临着现实世界需求的挑战:

在可扩展性和去中心化之间的取舍。例如,更大的区块可以支持更高的交易速率,但是却加大了验证方的工作量,换言之加大了中心化的风险。

在安全性和成本之间的取舍。比特币历史记录中用同等级别的不可逆性存储了每一笔交易。这种方式的维护代价很高,对低价值和低风险的交易来说也未必合适(例如,所有参与方已经商定了一个共同的法律机构来处理欺诈行为)。由于不同交易的价值和风险状况有很大的不同,这样的取舍应当针对每笔交易来应用。然而比特币系统的构建仅支持以一个标准来应对所有问题。

在区块链的功能上存在更多的取舍。例如,是让比特币的脚本更强大来支持简明和有用的合约,还是减少功能以便于审计。一些非货币的资产也可以在区块链上交易,例如欠条、其它合约和智能财产。

存在一元化育成的风险:比特币系统由许多密码学组件构成,其中的任何一个组件出问题,都会导致整体价值的损失。如果有可能,不要用同一套算法来保护每个比特币会更谨慎些。 新技术可能会带来比特币系统创建初期没有想到的新功能。例如,用加密累加器、环签名或Chaumian 盲签名来增强隐私保护和抗审查性。

即使有这样做的迫切需求,但没有对比特币系统安全升级的途径,这意味着任何更改都需要所有参与者协同执行才能生效。比特币的开发者们之间达成了一个共识,对比特币系统的变更必须缓慢、谨慎,且仅当社区有明确同意时才进行。

实际上,由于功能必须被广泛认可后才能采纳,这限制了参与者的个人自由和对其钱币的自主性。小的团体无法实现诸如专用脚本扩展这样的功能,因为他们缺少广泛的共识。

早期针对比特币系统中这些问题的解决方案是可替代的区块链的开发,又称竞争链(altchains),除针对上述关注点有所修改外,共用了比特币系统的代码库。然而,靠创建一个独立的但本质类似的系统来实现技术变更,是存在问题的。

问题之一是,基础架构碎片化:由于每个竞争链都使用自己的技术堆叠,经常会有重复性或遗失的工作。因此,由于竞争链的实现,可能并未扫除比特币系统中安全特定领域知识的障碍,安全问题常常跨竞争链被复制,而它们的修复也不解决这些问题。必须消耗大量资源或是建立专家评价评审新的分布式加密系统,如果没这样做,安全隐患常常无法察觉,直到漏洞被利用。结果是,我们看到了一种动荡的、无法前航的发展环境,大部分显现出来的项目可能在技术上是 不健全的。

打个比方,想象一下在互联网上,每个网站使用自已的 TCP 实现将自定义的检验和数据包拼接算法广播给 终用户。这不会是一个能生存的环境,这也不是竞争链能生存的环境。问题之二是,这样的竞争链和比特币系统一样,通常有自己的带有浮动价格的原生加密货币,或称竞争币。为了使用竞争链,用户需要通过一个市场来获取这种货币,这将使他们直接面对新货币带来的高风险和波动。此外,因为有独立解决初始分配和估值问题的需求,与此同时还要在不良的网络效应与拥挤的市场中竞争,这既阻碍了技术创新,又助长了市场的博弈。这危及的不仅仅是这些系统的直接参与者,还危及到整个加密货币行业。如果这一领域被公众认为风险过高,对加密货币的采纳可能会受阻,或者有可能完全被遗弃(自愿或立法上)。这表明我们希望有一个环境来让可互操作的竞争链能易于创建和使用,但不要产生不必要的市场和开发碎片。

ECHO 通过主侧链结合的方案来保证扩展性。主链是基础设施,提供基础服务,致力于妥善支撑侧链;侧链面向业务,具有高可定制性,着眼于契合业务场景需求。主链通过多种方式来衍生侧链。

2.2 主链

主链本身采用 DPOS 共识机制,由底层和服务层构成。

主链底层提供的服务包括:


用户管理:负责所有区块链参与者的身份信息管理,包括维护公私钥生成、密钥存储管理以及用户真实身份和区块链地址对应关系维护等,并且在授权的情况下,监管和审计某些真实身份的交易情况。对数字资产等金融交易类的应用,还提供了风险控制的规则配置,以保证系统交易安全。


基础服务:基础服务部署在所有区块链的节点上,用来验证业务请求的有效性,并对有效请求完成共识后记录到存储上。对一个新的业务请求,基础服务先对接口适配解析,鉴权处理,然后通过共识算法将交易或者合约加上签名和加密之后,完整一致的存储到共享账本上。共识机制可自适应,在网络和节点都正常情况下具有高并发性,网络异常或者节点欺骗的情况下具有强容错性。


智能合约:负责合约的注册发行以及合约的触发和执行。用户通过某种编程语言定义合约逻辑,发布到区块链上之后,根据合约条款的逻辑,由用户签名或者其他的事件触发执行,完成交易结算等合约的逻辑。


运营监控:负责产品发布过程中的部署、配置修改、合约设置以及产品运行中的实时状态可视化的输出,如:告警、交易量、网络情况、节点健康状态等。

主链服务层抽象了各类典型的区块链应用,提供典型应用的基本能力和实现框架,用户可以基于这些基本能力,叠加自己业务独有的特性,轻松完成业务逻辑的区块链实现。帮助用户快速搬迁已有业务到区块链上,以应对新的场景需求,或者搭建全新的业务场景,利用区块链的不可篡改、防抵赖等特性解决之前难以解决的问题。
主链服务层包括:


数字资产:根据对虚拟货币、游戏装备、商业票据、积分、卡券等数字资产的分析,我们发现资产上链是一个关键环节。为此引入“资产网关”的概念,协助用户进行链下资产到链上资产的转换。资产一旦上链,转移、拆分、提现等操作就会通过帐户公私钥体系严格控制起来,并且所有的操作都会有签名校验,交易双方都会留下痕迹,不可抹除。如商业票据、卡券等存在有效期的资产,还会提供到期自动清算的能力,包括资产发行、资产转让、资产提现、资产清算、资产查询等。鉴证服务:针对知识产权、保单保全(权益证明)、个人和企业资质证明等应用场景,区块链充分发挥不可抹除和公示的能力,让机构和个人通过一个简单的接口或 APP 客户端就可以把版权资料、投保资料、资质证明等发布到区块链上,让所有记账节点共同为自己作证。另外基于知识产权平台,用户的维权将更加方便,证据确认更有权威性。如权属登记、权属注销、侵权证据录入等。


共享账本:金融机构间的对账清算目前基本都是以天为周期进行,对账方式基本也都是互发对账单,对比双方的交易流水。这给 终的交易确认和资金划拨都带来一定的延时,一些需要实时付款的业务场景甚至必须要业务运营方去垫资进行。区块链天然的共享账本,让对账不必第二天汇总发送,而是随时都可以进行,双方只要把对账逻辑对接到区块链上,就可以完成资金的核对。基本可以实现准实时的交易确认和资金划拨,并且任意一方都不可抵赖。特别对于资金链条比较长,牵涉环节比较多的业务非常有竞争优势。同时监管机构也可以参与到共享账本记录中。


分享经济:分享经济能否走的长远,一个关键因素就是供需方之间信任的建立,保证分享行为的顺利实施,而区块链从技术层面提供了一种实现途径。技术保证能力的背书,让彼此难以达成信任的多方参与者,共同建立起公信力,不再需要中间机构或者服务平台构建强大的内部审核流程,严谨繁复的记账备份体系,以及配合监管机构做的额外设施,就可以达到相同的效果。从而节约了大量的成本,让分享更加高效可行。


2.3 侧链


侧链提供基于区块链方案的应用服务给 终用户的使用。ECHO 解决方案中主链服务层将尽力为海量用户提供各类区块链场景的服务,未来将在数字票据、贵金属交易、知识产权保护、网络互助、机构清结算、公益等场景为用户提供可信、安全、便捷的区块链服务。ECHO 也会本着开放分享的原则,未来将携手各个行业伙伴发掘更多区块链的应用场景,开放主链底层和服务层的能力,共同开发新的应用服务,一同维护区块链生态。


2.4 主链和侧链的交互


主链通过楔入的方式同侧链交互。
为了将父链币转移为侧链币,父链币被发送到父链上的一个特殊输出中,该输出只能由侧链上拥有的一个 SPV 证明来解锁。为了在两条链上进行同步,我们需要定义两个等待周期:


1.侧链间转移的确认期,是指币在转移至侧链之前,在父链上必须被锁定的期间。此确认期目的是生成足够多的工作量,让下一个等待期内的拒绝服务攻击变得更困难。典型的确认期的量级可以是一或两天。


当父链上生成了特殊输出后,用户等待确认期结束,然后在侧链上生成一个引用该输出的交易,提供出一个它已被创建并在父链上被足够工作量覆盖的 SPV 证明,确认期是一个依侧链而定的安全参数,要在跨链交易速度和安全性间做权衡。


2.接下来,用户必须等待一个竞赛期。这个期间,新转移过来的币不能在侧链上花费。竞赛期的目的是防止重组时出现双花,在重组期间转走先前锁定的币。在这个延迟期内的任何时刻,如果有一个新的工作证明发布出来,对应的有着更多累计工作量的链中没有包含那个生成锁定输出的区块,那么该转换将被追溯为失效。我们称此为重组证明。
只要有可能,所有侧链上的用户都会有动力来制发重组证明,因为对不良证明的承认会稀释所有币的价值。


典型的竞赛期也是一或两天的量级。为了避免这些延迟,用户很可能用元互换(原子交换)进行大多数交易,只要有流动性的市场可用。


当币在父链上被锁定时,该币可以在侧链内自由转移,不需要与父链进一步交互。不过,它仍保留着父链币的身份,仅能转回到它所来的那一条链上。


当用户想把币从侧链上转回父链时,与原先转移所用的方法相同:在侧链上将币发送至一个 SPV锁定的输出,产生一个充分的 SPV 证明来表明该输出已完成,使用这个证明来解锁父链上先前被锁定的那个等面值的输出。整个转移过程如下图所示。

由于楔入式侧链可能会从很多链中搬运资产,且无法对这些链的安全性做出假定,因此,不同资产不可相互兑换是非常重要的(除非是一个显示声明的交易)。否则,恶意用户可以通过创建一条资产毫无价值的无价值链进行偷盗,将这样一种资产移到一个侧链,再把它和别的东西去兑换。为了应对这种情况,侧链必须有效地将不同父链中的资产处置为不同的资产类型。


总之,我们提议让父链和侧链相互做数据的 SPV 验证。由于不能指望父链客户端能看到每条侧链,为了证明所有权,用户必须从侧链导入工作量的证明到父链。在对称式双向楔入中,反向的操作也是如此。


另一种方案是非对称式双向楔入:这种方式下,侧链上的用户对父链能完全验证,由于所有的验证者都知道父链的状态,从父链向侧链的转移不需要 SPV 证明。另一方面,由于父链并不知道有侧链,所以转回到父链时需要有 SPV 证明。


这对安全性有所促进,现在,即使一个 51%攻击者也没法错误地将币从父链转移到侧链。不过,相应的代价是迫使侧链的验证者去跟踪父链,同时也意味着发生在父链上的重组也可能导致侧链上的重组。


2.5 链组织形态、链网


主链存在的意义是支撑侧链,做为基础设施,主链只有一条。
侧链是面向应用的,每种或每个应用可以有相应的侧链来承载,这里面存在以下几点复杂性:
应用的形式是多样化的应用和应用之间是可能存在交互的
应用和现有设施是可能存在交互的
相应的,在 ECHO 环境中,链的组织形态也是非常丰富的:主链和各侧链相连,具有关联性的各侧链相连,侧链和已有的区块链相连,等等。就像各个网络连起来形成互联网一样,ECHO 链终的形态是链网。


3.稳定性


3.1 主链健壮性


目前主链基于 DPOS 共识算法,如果代表不能履行他们的职责(当轮到他们时,没能生成区块),他们会被除名,网络会选出新的超级节点来取代他们。每个代表需自行运行热备节点,把电源、主板等硬件故障视为常态处理,对节点选择会分布在全球各地,这样针对故障预估可以做到弱永久性在线。


主链上线任何新特性,社区会严格遵守容错性测试, 若节点总数为 N,当 t = 0 时表示节点正常,随着时间的增加,异常节点 r(t)会逐渐增加。所主链在任意时间的健壮性可以表示为N − r(t)R(t) = N 针对此等理论,可以对链的健壮性提高到99.999999%(趋于 1)的水平。


3.2 数据稳定


当海量数据交易或者面对 DDOS 攻击时,虽然区块链分布式共识技术能够取代中央服务器,面向 DDOS 攻击时,但同样会遇到整个网络拥堵,导致瘫痪,其他交易异常等问题。针对此等情况,我们设计采用了互联网成熟的 SQL 技术即预写式 Write-Ahead Logging (WAL),因为对于交易的每笔修改都记录在日志中,所以将对于数据的修改实时写入到磁盘并没有太大意义,即使当节点发生意外崩溃时,在恢复(recovery)过程中那些不该写入已经写入到磁盘的数据会被回滚(RollBack),而那些应该写入磁盘却没有写入的数据会被重做(Redo)。从而保证了数据的持久性(Durability)。


3.3 共识与冲突


由于 ECHO 链采用了 DPOS 算法,其采用顺序出块,是合作模式,不存在竞争冲突长场景。另其在任何可想到的自然网络中都是安全,甚至面对足够多的少数群体的勾结。与一些类似算法不同的是,DPOS 可以在大多数生产者失败的情况下,继续工作。在这种情形下,社区可以投票来替换失效的生产者,直到恢复到 100%的参与度。我知道现在没有其它的共识算法在这样的高失败或变动的网络情况下足够的健壮。


终 DPOS 从选择区块生产者算法选择获取了显著的安全性,同时验证了高质量和唯一的节点。使用批准投票的程序保证了即使某人有 50%的投票权,也没办法独自选择哪怕一个生产者。


DPOS 旨在优化在网络连接非常好,且诚实节点 100%参与的条件下的交易的性能。这将允许DPOS 能 1.5 秒出块的且能保证网络能达到 99.9%的确定性,同时以优雅的方式,能在降级服务中恢复。


伪代码如下:
for round i //分成很多个 round,round 无限持续 dlist_i = get N delegates sort by votes //根据投票结果选出得票率 高的 N 个受托人dlist_i = shuffle(dlist_i) //随机改变顺序 loop //round 完了,
退出循环
slot = global_time_offset / block_interval pos = slot % N if
dlist_i[pos] exists in this node //delegate 在这个节点
generateBlock(keypair of dlist_i[pos]) //产生 block else
skip


3.4 存储优化


WAL 不仅仅是保证了原子性和持久性,还会提高性能。硬盘是通过旋转来读取数据,通过WAL 技术,每次提交的修改数据的事务并不会马上反映到数据库中,而是先记录到日志.在随后的CheckPoint 和 lazy Writer 中一并提交,如果没有 WAL 技术则需要每次提交数据时写入数据库,而使用WAL 合并写入,会大大减少磁盘 IO:


4.可控性


ECHO 使用的是不同于以太坊和比特币的侧链架构,dapp 是运行在侧链上的,每套侧链对应一个 dapp。


侧链旨在实现双向锚定,让某种加密货币在主链以及侧链之间互相“转移”。以比特币为例:通过侧链技术,ECHO 币可从主链“转移”到其他区块链之上,并在“转移”后的区块链上使用,同时还能安全“返回”主链;整个过程比特币保持着相同的价值。所以说,侧链的概念是相对主链而言的;只要符合侧链协议,所有现存的区块链,如以太坊、莱特币、Zcash 等等都可成为侧链。


在主链上部署侧链技术,就意味着用户可以使用他们已有的资产访问新的加密货币系统,从而实现在主链上无法达到的操作目的。举个例子,使用 RootStock 技术将能让 ECHO 币通过智能合约技术进行更为复杂的交易操作,如微支付。与此同时,加密货币还可通过在主链以及侧链上的双向流通,来扩大其应用范围。


侧链架构的好处是代码和数据独立,不增加主链的负担,避免数据过度膨胀,实际上是一种天然的分片机制。 侧链有独立的区块链,有独立的受托人或者说见证人,同时也有独立的节点网络,就是说一个侧链产生的区块只会在所有安装了该侧链的节点之间进行广播。


独立性既是优点,也是缺点。开发者完成了 dapp 的开发工作之后,还要考虑运维,也就是说要寻找足够的节点来运行它,否则难以维持足够的安全性。 从这一点来看,与以太坊相比,是缺陷,以太坊上一旦发布一个 dapp,所有的节点都可以为它工作,并为它提供安全保障。


5.适用性


5.1 大数据监督侧链生态


利用大数据检测侧链生态的健康程度,一旦达到低信任程度,将启动社区投票,是否断开此侧链生态,如果造成生态内部价值损失,讲启用保证金赔偿。

Scheduler 对这些依赖关系进 Stage 划分,划分的规则很简单,从后往前回溯,遇到窄依赖加入本 Stage,遇见宽依赖进行 Stage 切分。完成了 Stage 的划分。Scheduler 基于每个Stage 生成 TaskSet,并将 TaskSet 提交给 TaskScheduler。TaskScheduler 负责具体的 task 调度,在Worker 节点上启动 task。


5.2 兼容已有公链


ECHO 将建立个新的底层技术平台以链接各种不同的区块链技术,从而让基于信任的价值在不同的区块链系统中自由流通。

5.3 权威 SDK
社区会推出完善的商业应用所需的功能和易用性,促进应用落地的实践。
支持灵活的用户帐户管理功能,采用角色和权限模型实现联盟链参与者管理支持对全网所有节点同时进行灵活的配置修改,配置数据保持高一致性。
基于 SDK、接口、智能合约,可快速的开发各种业务应用,将支持多种语言编写智能合约,使业务开发过程更符合企业级软件开发惯例。
支持分组多副本方式存储文件,并在区块链中保存文件的哈希值和相关寻址信息,提高区块链的存储和网络同步效率。


生态场景

新一代ABS发行平台


基于区块链技术的资产证券化管理系统,能够确保消费金融服务公司底层资产数据的真实性,且不可篡改、可追溯,提高机构投资者信心,从而降低消费金融服务公司发行ABS的门槛和发行成本,同时还可以进行ABS全生命周期管理,及时识别和管控风险。


分布式征信系统

区块链是去中心化、去信任化,由集体维护的分布式加密账本,供应链联盟可以利用这种特性来解决中小微企业对于数据泄露的担忧,将中小企业和金融服务平台接入链上,建立分布式记录却安全保密的区块链征信系统,实现企业互信。另外区块链的不可篡改性也能为银行或互联网金融机构的风控系统补充,上链的数据均可追溯根源,可快速察觉企业的失信行为,节省了验证交易信息真实性的人力、物力成本。


资产数字化鉴别系统


当物理资产上链后,将物流及资金流等交易信息,在不可篡改的区块链上实时记录并多方校验,中小微企业再不需要质押、垫付,实时可追踪货物状态,极大缩短了资质审核时间、放款周期。不仅有效缩短了中小微企业融资周期,也为金融机构提供了贷前贷后的风控便利,更好地筛选优质资产。区块链技术通过解决供应链金融的风控问题,以及产业链中企业无法构筑信任之墙的问题,降低供应链整体成本,提高供应链的整体效率,加速供应链全球化协作的速度。


均匀分布式智能结算


根据区块链的分布式特性,建立联盟链交易分类账本,用来存储供应链上的采购订单、发票、交易数据等信息。区块链可以自动记录所有对账本的更改信息,为所有数据创建可验证的、不可变的记录。因此,恶意用户将无法篡改系统中的交易。节点企业基于可信的分布式账单,准实时对账结算,充分降低了人力和时间的成本。


跨境贸易的智能合约


在跨境贸易方面,可利用区块链技术完成信用证项下的电子交单,将结算工具编程为智能合约,让链上数字货币及数字资产进行对接。在智能合约达成的条件满足之后,即可自动完成点对点的实时清算与结算。此举可显著降低价值转移的成本,缩短清算、结算时间,交易各方的隐私也可获得良好保护。ECHO目前的一项合作实验中,将跨国贸易应用智能合约基于区块链制定贸易文件,之前10天的贸易时间压缩到了几个小时。市场研究机构Gartner预测,至2020年,基于区块链的业务将达到1000亿美元。


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