Create 新一代混合共识无需许可链初链白皮书解读--罗一航.md

[luoyihang2018]

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什么是初链？初链是新一代混合共识无需许可链，旨在打造免费、开放、安全高效易用的区块链技术基础行业基础设施。初链基于混合共识机制设计，为社会提供高速点对点通信、价值传输以及智能合约基础设施。
1.初链的优势
支持无限节点进入——利用PoW可以接纳无限节点的特性和PBFT相结合，支持互联网大规模和不断增加的用户数目。
安全性——以PoW为基础，选取产生PBFT节点的混合共识机制设计可以保证PBFT节点出现问题及时进行重新选举，并对PBFT节点进行实时监督。
高性能——PBFT接点的通讯效率足以支持10,000-100,000 TPS（每秒交易处理量）。可以保证多个智能合约或商业应用同时处理交易时全链通讯不受到阻塞，账本按时间戳先后顺序准确记录交易。
免费使用——初链将一直保持向所有用户免费开放的准则。初链始终认为，无需许可链是面向所有用户的基础设施，而非牟利工具。
2.技术架构
初链的技术架构自下而上共分为四层：一是底层服务；二是核心层；三是API接口层；四是智能合约层。
混合共识机制
初链采用共识机制和分布式协议相结合的解决方案，取两者所长。保留PBFT快速高效达到共识的特性不变，将PBFT节点的选举、监督权交给PoW节点，同时快速的验证PBFT给出的交易记录集合，从而保证了整个网络的安全性。
fPoW
fPoW是一种全新的设计挖矿设计理念，采用水果链的设计。水果链作为慢链，用以代替Nakamoto，以抵御1/3-ε腐败随机小常数ε，以获得最优的适用性。BFT委员会必须有2/3的诚实成员。对于⼀些 ε＞0的情况，则需要链的质量Q＞2/3＋ε。水果链作为初链混合共识的基础慢链，更能抵抗自私的矿工。如果攻击者控制区块链中33%的算力、BFT委员会依然很脆弱。当前的矿池市场份额，一个团体获得相当大的算力很难。我们需要在两种极端中找到平衡：
通过VRF随机选择BFT的成员，这对女巫攻击时脆弱的。
任何选择过程中，被选择的概率与算力成正比。拜占庭委员会很容易拥有大量算力的矿池的攻击
水果链解决了普通PoW共识算法中存在的25%攻击，大矿池联合挖矿以及交易费不稳定等问题
分片优化
初链的分片思想把串行处理变成并行处理，从而实现性能的大幅度的提升。在混合共识中，DailyBFT委员会被索引为一个决定序列DailyBFT[1...R]，用分片St.表示第t个DailyBFT委员会序列，将碎片的数量固定为c。除了c普通分片，还有一个由csize节点组成的主分片Sp。主分片确定正常分片输出的顺序，在分布式交易处理系统中实现协调。正常分片是提交日志到原始分片，原始分片反过来又与混合共识连接。
智能合约
初链继承了以太坊的虚拟机的设计思想，并做更多的拓展，推出全新TVM，在虚拟机中可以运行多种开发语言编写的智能合约
易达普
易达普是简单易用的Dapp开发框架
初链虚拟机（TVM）
在仔细考虑以太虚拟机设计原理后，初链虚拟机通过使用kecak-256哈希算法和椭圆曲线加密技术派生出基于堆栈的架构。初链虚拟机基于DailyBFT公链技术，与以下组件交互：
适合dailyBFT的另外一个共识引擎。
权限化的以太坊虚拟机
保证交易达成的RPC网关
待办事项-正式定义TVM的转换状态、智能合约部署策略以及将权限化的虚拟机部署到无权限链上的方法。
待办事项-定义参数在POW和完整节点（POW和PBFT）之间切换
挖矿流程
水果链由区块链组成，BFT执行的交易打包成一份记录，作为果实挖矿。下一个块被挖掘时，最新的参数R更新的果实将会打包到一个块中
矿工只能运行一个挖矿算法随机产生散列值h。当[h]-κ<Dpf时开采果实，并且当[h]κ<Dp时开采块，其中Dpf和Dp分别是果实和块的挖矿难度参数。元组（R，Dp，Dpf）⽤来决定挖矿过程。挖矿算法如下。 ⼀个fruit是⼀个元组f =（h-1;h';η; digest; m; h），⽽块是元组b=（（h-1;h';η; digest; m; h），F ）下⾯是每个参数的意思：
h-1指向前⼀个块的参考，仅⽤于果实的验证。
h' 指向包含⽔果的块，仅⽤于块验证。
η 是随机数。
digest 是⼀个碰撞抵抗散列函数，⽤于检查果实的有效性。
m 是果实中的记录。
h = H（h-1;h';η，d（F）; m）是块/果实的散列值。
F 是定义的有效果实集
3.应用生态
初链利用其节点的可扩充性与共识机制的高效性、安全性，可以更多地应用到保险、医疗、游戏、公益、资产证券化、数字广告行业、小额支付、价值传输、数字版权等领域

未来，初链将继续完善智能合约开发工具包，并拓展基础设施的产品丰富度，满足新一代无需许可链使用者开发个性化、复杂化智能合约的需求。