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VEE:让区块链走向主流的基础设施
发表时间:2018-10-19 23:54作者:蓝狐笔记

区块链由于其分布式的特点,在无须单一信任主体情况下,可以实现点对点的互信和交易,这在人类历史上首次出现了全新的共识达成机制。这让它在未来具备了很大的应用潜力,并有潜力改变商业和组织的发展方向。

但区块链也是一种昂贵的系统,冗余、难以扩展,在保证安全和去中心化的同时,性能难以保证。

这导致区块链很难走向主流。因此,区块链走向主流除了缺少杀手级应用之外,更重要的障碍是区块链本身基础设施还不完善,它的性能、扩展性、费用都无法支撑起大规模的人群。

为了让区块链走向主流人群,让更多人获得更多不同的区块链服务,有不少区块链项目在探索。人们在共识机制、加密经济学、区块链架构等层面不断探索和创新。比如,在共识机制上,除了PoW,还探索出PoS、DPOS,LPOS等共识机制;此外,还有其他的探索,比如分片技术,侧链技术,状态通道技术等,还有更多的探索在路上。

可以说,在技术界,有一股内在的强大力量在推动区块链走向主流人群,虽然会面临很大困难,但为了让区块链技术所带来的潜能最终释放出来,一些最具有创新精神的技术人员正在通过不同的方向推动区块链的发展。

蓝狐笔记最近关注到一个VEE的项目,它的全称是Virtual Economy Era,直译是虚拟经济时代,VEE的Coin简称是VVV。它的愿景是通过区块链推动虚拟经济时代的发展。具体来说,VEE是通过什么样的路径来达成它的愿景?

VEE的团队创始人是PoS的发明者Sunny King,也是点点币和素数币的创始人。让我们来看看在区块链历史上留下自己印记的创新者这次带来了什么内容。

VEE:试图打破区块链走向主流的障碍

目前看,区块链走向主流人群最大的障碍不是应用,而是基础设施达不到要求。要想完善基础设施,需要对区块链技术进行整体的审视。如何让更多开发者参与到区块链开发中来,如何降低开发和维护区块链的成本?如何提高可扩展性,可以满足大规模用户的需求?

这些问题都是需要同时解决的,只有解决了这些基础问题,区块链才有机会走向主流人群。VEE的愿景是要推动虚拟经济时代的发展,最关键的实现路径就是完善这个基础设施,让更多开发者和企业能够参与到区块链中来。

VEE从新的角度看待区块链技术,它提出了面向对象级的分布式数据库云解决方案,试图满足高并发等主流场景的去中心化应用需求。

除了区块链数据方面的一些创新,VEE在共识机制上引入了SPOS的概念,它的目标是成为高性能的区块链系统,满足扩展性的需求。

其他方面值得注意还有它的主链和侧链的模型、创建区块链所需的工具包、兼容性的智能合约、移动轻节点钱包、冷钱包等。

通过这些独有的解决方案,VEE试图重新理解区块链,在大幅度降低区块链技术成本的同时,实现区块链的可扩展性,实现让更多开发者利用VEE平台创建自己的区块链,从而推动区块链走向主流,加快虚拟经济时代的带来。

那么,具体来说VEE是如何做的?我们从区块链数据库云、SPOS共识算法、模块化构建基础设施、智能合约的兼容性等方面进行详细阐述。

VEE的区块链数据库云

比特币区块链是为发行加密货币而设计的,它不适合用作数据存储,它的数据存储方式非常昂贵,是一个冗余的系统。每个全节点都有完整的数据集,它天然有可扩展性限制。

从VEE的角度,区块链技术带来的模式转变是去中心化。如果从这个角度来看待区块链数据库,会有新的东西。

VEE认为现有的大部分数据都可迁移到区块链数据库中。区块链中,任何人都可以通过公私密钥对实现账户管理,这个过程中,不用中心化的管理。除了加密形式存储的数据,区块链上的所有数据都是公开的,这些数据的隐私保护,主要是通过虚拟身份的匿名方式来实现。它跟中心化的数据库不同,中心化数据库可能会被黑客攻击并丢失数据。

在现实中有很多场景,如果能解决这些场景需求,可以让现有的很多数据库迁移到区块链数据中,可以享受到去中心化的优势,又能降低成本。

比如应用程序的有集中管理需求怎么办?应用程序需要客户身份识别怎么办?如何在去中心化的模式下融合进来?

集中管理的需求可以通过节点软件内的业务逻辑实现。客户端软件中内置管理员的特权密钥对。具有该密钥对的用户可以选择标记违反服务协议的密钥对为违规者,也可以标记特定数据用作审查。违规的数据会被节点软件看作为无效数据。当然,违规者数据有权进入区块链,但这些数据不被官方节点软件承认,这是一种有限审查的管理。

关于身份识别方面,则可以通过公钥白名单制度实现这一功能。只有公钥列表白名单数据才能被软件承认和识别。

在去中心化模式下,解决了身份识别和特定数据的管理需求之后,可以实现现有的部分数据库迁移到区块链数据库中。

VEE平台把数据库中的元素看作是对象(objects),包括公钥、私钥、化身(虚拟身份)、组织、可替代物、账号等。有了主体对象,也会产生相应关系。基本关系包括所有权、创建和发行关系。所有权主要是指身份和对象之间的关系;创建则是对象与对象创建者的身份之间的关系;发行则是代币发行者和可替代物之间的关系。

VEE基本的用户数据库操作包括创建数据库、插入对象、更新对象、删除对象、创建索引、按索引键值查询。其中所有权类型的数据模型中,只有创建对象的所有者才能删除或修改对象。所有权也可以转让,对象的所有者也会随之发生改变。有部分数据,比如wiki应用不需要为每个数据记录标记所有权,对象被插入后,其他人或者白名单身份可进行修改或删除。

为了处理更灵活,VEE平台还计划引入高级数据库查询功能,类似于MongoDB的对象-关系型查询语言。VEE也会提供数据库迁移工具,可以实现应用数据的迁移,把数据迁移到自由的独立区块链上。

VEE的SPOS共识算法

VEE在PoS的基础上,推出SPOS的概念,目的是实现高性能的区块链。SPOS英文全称为Supernode Proof of Stake,直译为超级节点权益证明。它也是VEE的重点所在。SPOS共识机制有一些新特点,包括区块铸币的间隔、冷铸币、权益流动性等。

PoS的提出

在谈论SPOS之前,有必要先提一下PoS,这也是VEE创始人Sunny King的原创发明。

PoS共识机制是由Sunny King于2012年提出来的,首先在点点币上使用,它是根据参与共识的节点所持有的代币量来进行区块铸造分配,类似于比特币的算力挖矿。它放弃了通过能源消耗来达成共识安全的方法,降低了系统的运营成本,还有降低进入门槛,有机会让更多人进入区块链的生态系统。

PoS也有争议的声音,比如有人提出了“权益碾压”的弊端,就是通过权益的优势获取不对称的优势。后来的改进中,引入了kernel的共识字段,这是一个共识数字,在一个给定时期内由协议选择一个区块,选中的区块可以对kernel作出改变。kernel可以看作是区块链上缓慢变化的随机源,一小段区块链分叉影响有限。通过kernel内核保护,一般来说,可以消除权益碾压的威胁。

PoS的另外一个争议是代币铸造者会倾向于尝试在区块数的所有分支上进行铸造,因为不涉及工作量证明,不涉及能源消耗,没有什么损失。同时,也可避免因为某个分叉输掉竞争导致的损失。不过PoS的核心是权益证明,系统健康发展利于权益的价值增长,如果在所有分支上进行铸造,本质上是对系统的攻击,也会造成权益价值的损失。这个损失会超过分支铸造所能带来的收益。从理性行为选择的角度,不会做这种选择。

SPOS的改进


为了实现高性能的区块链系统,VEE平台在PoS基础上,进行了优化,一个方面是保证去中心化的共识,一个方面是实现更高的性能。它提出了铸造时段、平均加权余额等概念,可以防止代币“铸造”集中化、实现更高的安全,同时降低门槛,增加权益流动性,让更多人参与进来。

铸造时段带来平等铸造权

VEE的SPOS在PoS的基础上做出了改进,提出了一些创新概念。

首先,SPOS有一个铸造时段(也称为铸造槽位)的概念。通过它可以实现铸造代币的固定区块间隔,每个时段对应一个同等份额的铸造权。要想获得铸造代币的权力,首先要获得铸造时段的所有权。

VEE定义了60个铸造代币的时段,每个时段对应其中特定的一秒钟。如果你获得了其中特定一秒内的铸造权,你就可以进行该时段的代币铸造。

这样的设计有一个好处,铸造者一般来说会轮流进行代币铸造。同时,如果某个超级节点停止运行,对系统的性能和出块的影响也不大。

在VEE中,为了实现铸造行为的正确排序,超级节点的本地时钟和系统网络时间协议会进行同步。

因为有了铸造时段的概念,要想获得铸造权,就需要获得铸造时段,而获得铸造时段是需要竞争的,竞争可以在任何时间内发生,挑战者可以选择某一时间段向当前的铸造者发起挑战。挑战也需要支付挑战费用,这样可以防止滥用挑战。挑战的胜负由协议来确定,协议会根据竞争者和当前铸造者所质押的权益多少来决定谁是胜者。

那么,让我们来看看铸造者的权益代币组成,它包括自有且没有出租的代币加上从其他用户哪里租借的代币。这里的出租,跟比特币的矿池概念类似,铸造者会支付利息给出租代币的所有者。不过,代币的所有权不会因为租借关系发生转移。铸造者只能用于权益抵押,无法进行消费或者转移所租借的代币。

VEE的SPOS设计的最大特点在于它铸造时段具有平等的铸造代币权,这意味着超级节点拥有平等的地位和相同的铸造产出。

相比于比特币的挖矿机制,它可以防止系统的“矿池”走向集中化。集中化对系统的去中心化程度进行削弱,进而对系统安全产生潜在威胁。

基于铸造时段所带来的平等铸造权,超级节点逐步形成铸造池的市场。由于铸造权益有很大部分来源于代币持有人出租的代币,这里会形成一个自由市场,代币持有人会倾向于把代币出租给出更高租借利息的超级节点。但是,超级节点的铸造代币的产出是固定的,它不可能无限制的提高租借的利息,除非自己完全不盈利,甚至亏损,这也无法持续。因此,超级节点为了盈利,也有内在动机来降低租借的利率。所有,随着市场的竞争,最终来说,超级节点的租借代币利率会趋同,会达到一个平衡。

其次,为了达成稳定的性能,VEE对超级节点也是有要求的,要求硬件资源达到一定的标准,VEE会通过社区力量进行硬件资源的标准化和不断的提升。

最后,VEE平台也采用了手续费销毁模型,这样可以降低通胀率,也可减少铸造者之间的利益冲突。

平均加权余额等计算模式带来权益流动性

SPOS是权益证明共识机制,它的安全跟参与铸造的权益数量直接相关。对权益流动不做限制可以降低用户参与铸造代币的门槛,也利于网络安全。实现了权益流动性,铸造者可以随时消费或转移其拥有的权益,代币持有人在取消租借关后随时花费和转移权益。

权益流动性的不足之处是,它可能引发特定攻击的可能性。比如因为权益是流动的,一个人可以利用流动性,通过快速转移权益来获得多个铸造时段的铸造权。相当于同一权益在多个铸造时段获得铸造权。这是不合理的,这算是一种攻击行为,被称为频繁竞争攻击。

VEE对抗此类攻击的方法是,它引入了衡量账户余额的一种方法,它让权益必须在账户中留存一段时间,之后才能让余额衡量恢复到满额,用这种方法来阻止频繁竞争攻击,类似于铸造时段竞争的累积平均。

那么,VEE的账户模型和余额怎么计算?

VEE采用了账户模型,而不是UTXO模型。一旦有了租借关系,账户的基本余额包括:拥有的余额和铸造余额。铸造余额是拥有的余额加上从用户租借来的余额再减去租借出去的部分。

由于权益的流动性,余额计算涉及到了数量和时间的关系。VEE的币龄,如按天来计算,相当于代币数量乘以持有这些代币的天数的乘积。假如Bob收到Alice发来的100个代币,持有了80天,那么Bob的积累币龄是8000天的币龄。如果Bob花费了这个100个代币,那么,Bob所积累的币龄就被销毁。

为了让一段时间内连续的输入不影响这段时间的余额计算,同时也为了照顾稳定性和性能,VEE提出了加权平均余额的余额计算模式。

加权平均余额计算模式降低了计算复杂度,只在铸造余额有变动时记录加权平均余额。如果余额频繁变动,加权平均余额的下降速度会变慢。同时,只要总的加权平均余额受控,余额就不会凭空创造出来。

除了加权平均余额的计算模式,VEE还提出铸造平均余额模式。它取当前余额和加权平均余额的更小一方。一旦用户将所有余额转出,铸造平均余额为零。这样,总铸造平均余额守恒。

总的来说,SPOS通过超级节点权益共识,有超级节点的更好的硬件资源支持,同时通过铸造时段所带来的平等铸造权,减少“矿池”中心化的趋势,还通过加权平均余额等余额计算模式,既降低了用户铸造的门槛,增加了权益流动性,也防止了频繁竞争攻击,实现了网络的安全。

在这样的前提下,SPOS通过自己的方式,来达成更高性能区块链系统的演化路径,为它的最终目标:虚拟经济时代的到来提供足够的基础设施。


SPOS与DPOS


说到了VEE的SPOS,很自然会想起EOS的DPOS,两者都是基于PoS衍生发展出来的共识机制,两者在实际的落地上有什么不同?


首先,两者都有超级节点,但在超级节点制衡、持币者与节点之间的关系又有不同。


SPOS的超级节点类似于铸造代币池,这与比特币的矿池挖矿有点类似,超级节点跟租借持币者共享铸造区块的利益,两者存在共生互利关系。


同时,SPOS还有铸造时段的概念,平等的铸造权机制让超级节点无法形成集中化的趋势,这点跟传统的比特币等矿池有区别,因为比特币矿池存在集中化可能。


由此,一方面,代币持有人可以跟超级节点共享生态收益,另外一方面,通过平等铸造权可抑制超级节点的集中化趋势,增加网络安全。


DPOS的机制,从目前看,为了打击贿选,持币者给超级节点投票暂时没有收益,这引出一个很现实的问题:投票者为什么要投票?没有激励就没有动力。目前EOS的投票率较低也是激励不足产生的结果。SPOS则对租借代币的持币人共享利益,刺激形成超级节点的代币租赁市场。


其次,两者都有提高扩展性的共同目标,但在共识算法的逻辑上又有不同。


从SPOS的角度,要想实现高性能区块链系统,采用固定顺序出块,要优于随机出块的模式。固定出块模式可以加快系统产生下一个区块所消耗的时间,也能促进节点有动力升级硬件性能。DPOS采用的是随机出块模式,确认耗费的时间更长。


最后,在抵御频繁攻击的设计上,SPOS通过平均加权余额等余额计算模式,加速了权益的流动性,防御了频繁攻击,利于网络安全。相对比的是,DPOS采用一票可以多投的模式。


VEE和EOS的区别


除了两者共识机制存在区别之外,两者的区块链落地解决方案也存在很大不同。


虽然都是要实现高性能可扩展的区块链系统,两者技术落地路线是完全不同的。


EOS选择了互联网计算机的模式来支撑它的落地,而VEE选择了分布式数据库云的方法来应对。从VEE看来,它采用的面向对象级的分布式数据库云,在高并发、大容量、关系型、键值对、数据安全、高效索引等应用场景下都有自己的应对措施。


VEE希望通过面向对象级的区块链数据库特性,能够解决大规模dAPP扩展性等问题,能够支撑游戏、社交、金融、共享经济等高并发场景应用。这是区块链走向主流人群的关键。


VEE的主侧链模式

为了增加扩展性,VEE也引入了主侧链的模式。侧链的全节点同时是主链的全节点,侧链可以对主链的所有交易进行处理。侧链跟主链的抽象时钟是同步的。抽象时间的同步可以处理两个区块链之间区块的排序问题。

一个侧链区块产生时,它会链接到主链上的最新区块,该最新区块是侧链区块的主链父区块,可以允许多个侧链区块共享一个主链父区块。VEE的模型不需要侧链锚定,给予侧链更多空间。

最终来说,通过主侧链模式可以构建一个区块链的生态体系。

VEE模块化降低区块链开发门槛

VEE要走向主流人群,很重要的一点就是它成为dAPP的平台。通过模块化方式,它可以降低系统复杂性,可以为更多开发者和企业进入区块链提供便利。

VEE的协议分层,包括了共识管理层、交易处理层、数据格式层、区块树管理层、链间处理层、对等网络层、互联网协议层等。它也提供了不少系统组件,包括可插拔式共识模型、可插拔式业务逻辑容器、数据库管理组件、数据库操作组件、数据库查询组件、共享对等网络服务、区块链处理全节点、智能手机轻节点冷钱包、智能手机轻节点热钱包、浏览器钱包等。

VEE平台计划为开发者提供创建区块链所需的工具包。它的区块链模版允许开发者选择不同的协议参数和可插拔组件。

VEE智能合约的兼容性

VEE平台计划同时支持以太坊和EOS类型的智能合约。以太坊智能合约使用Solidity的编程语言。EOS则使用WebAssembly来实现Wasm智能合约系统,Wasm通过C或C++开发后编译得到。

VEE虚拟机以模块化方式实现,方便应用程序选择智能合约类型。VEE未来也会考虑其他类型的智能合约系统。

VVV的用途和消耗

VEE Coin的名称是VVV,VEE区块链平台最终会产生7,599,000,000个VVV,创世产生5,142,858,000 个VVV,剩余的2,456,142,000个VVV会通过区块铸造过程产生。

按照VEE 平台的设计,目前它的用途包括交易费用、节点铸造、数据库相关功能使用时的消耗(索引、排序等)、数据库高级API的调用消耗、智能合约的相关使用消耗等。

从VEE平台的代币用途设计来看,一个方面是维持系统的运行用。比如交易费用支付给铸造区块的节点,抵押代币作为权益用于区块铸造生产,保证记账和网络安全,从代币价值提升的角度,抵押代币可以锁定一定的流通性,利于升值;第二方面,关于数据库相关功能使用的消耗、API调用的消耗、智能合约使用消耗,如果VEE平台能被越来越多开发者和企业所使用,那么,VVV的消耗也会随之增加,VVV价值也随之提升。

总的来说,VVV价值想象空间取决于VEE 区块链平台能否被越来越多开发者和企业所接受,并成为基础设施。

结语

VEE区块链平台有很远大的愿景,它要推动虚拟经济时代的到来。而要实现这个愿景,最重要的是改变目前区块链发展的现状。

目前区块链基础设施落后,扩展性差、开发费用高、进入门槛不低,如果没有足够多的企业和开发者进入到这个领域,区块链很难有机会进入主流人群。

VEE区块链基于这样的现状,重新考虑区块链的技术,它希望使用区块链就像使用今天的数据库那么容易。VEE平台把数据库中的元素看作是对象,试图通过面向对象级的分布式数据库云来解决区块链应用扩展性的问题,可以实现现有的数据库迁移到区块链数据库中。这也是VEE最大的独特之处。


此外,VEE还基于PoS提出了全新的SPOS共识机制,提出了铸造时段的概念,利于实现平等的铸造权,减少铸造中心化的可能性,同时还可以满足更高的性能,实现更大的扩展性。

VEE的模块化计划则为开发者提供了更便捷且成本更低的区块链创建机会。此外,它在智能合约等方面也有自己的兼容性。这让它有自己包容性的优势。

总的来说,VEE试图通过以上的这些努力,为区块链提供更好的基础设施,从而加速区块链走向主流人群。

从团队来说,团队的创始人是PoS的发明者,也是点点币和素数币的创始人,在区块链世界有足够的影响力,期待VEE能探索出更多的可能性,推动虚拟经济时代的发展。



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