DAIS-基于协同矩阵的企业级区块链生态平台

2018-04-20 14:38:00 作者:新北青网 出处 : 博客

  2017年,数字货币价格快速增长,推进了区块链概念迅速普及,给金融、物联网等领域带来深刻影响。然而,区块链底层技术的滞后性,应用生态体系的不健全,对于区块链应用落地有着极大限制,行业对于区块链落地诉求也更加强烈。

  DAIS创造性地提出协同矩阵区块链概念,这是一种全新的区块链底层数据架构,主要在以下三方面做出重大技术创新:

  1.实现了可拓展的、协同的、矩阵式的区块存储结构,支持海量场景下的高并发交易;

  2.分布式服务器架构和基础设施,为开发者提供商业开发便利;

  3.客户端框架,支持开发基于P2P网络的实时交互性需求客户端。

  DAIS目标旨在解决公有链底层性能问题,并提供全面易用的商业应用基础设施。DAIS的出现,不仅仅在于解决行业现有问题,更希望开辟一个新的生态平台。

  作为一条商业公有链,DAIS与行业同类型公有链进行简要对比:

  1.BTC,ETH,NEO,EOS都是基于链状结构:产生块和确认时间处于低效率水平,性能离大规模商用仍存在较远距离;其次块产生者之间是一种竞争关系,交易频繁时,将导致用户需要缴纳高昂手续费。从共识和验证层面看,这些区块链同一时刻只有一个块生产者负责产块,其他块生产者处于空闲状态。

  2.Byteball、IOTA基于DAG(有向无环图)结构:DAG在共识层面上存在中心化和弱中心化现象,缺乏令人向往的激励,只适用于本身有业务残烛的商业系统。其次,DAG对于智能合约支持具有局限性,要么不支持,要么支持很弱,这也削弱了其发展动力。基于DAG的公链系统验证方式不同于传统区块链共识,在抵抗攻击和数据安全方面有待验证。

  DAIS公链存储结构--协同矩阵链

  协同矩阵协议从数据结构层面重新定义了区块链,它由多条存在相互联系的链构成。相对于整条链,所有构成该链的并列链被称为子链。类似于以太坊,交易数据打包成数据块,是组成子链的基本单元,称之为子块。同一时间高度的子块组成一个区块,这是逻辑层面的概念,它包含的子块之间只有时间高度上面的一致性约束,不存在其它关联性,这是为了系统更高效地并发出块。

  多条子链并行时整体构成一个子块的矩阵,横向构成一条条子链,纵向是子块高度,同时这些子块又交叉关联,所以取名协同矩阵(Comatrix),其结构示意图如下:

  协同矩阵说明:

  1.图中从上到下SubChain1,...,SubChainM表示M条子链。

  2.从左到右,Block0,...,BlockN,BlockN+1表示区块链的时间高度,最左一列绿色区块表示各个子链创世块。

  图示说明:

  1.红色箭头表示:创世区中,每个子块包含上一个子链中子块的hash。

  2.蓝色箭头有两类:一类是水平向左,表示该子块包含同子链中上一子块的hash;另一类向左上,表示该子块包含前一子链的前一子块hash值。

  3.黄色和淡蓝色的箭头表示:表示该子块包含前一子链的前一子块hash值,同上述指向左上的蓝色箭头,特别的是,它说明第1条子链的前一条子链是最后一条子链。

  该算法在以下几个方面取得了突破:

  1.所有节点参与产块,最大限度提高系统并发。

  2.通过子块与子块之间前后相连,子链与子链之间错位相连,可以达到防篡改的效果。

  3.对整个系统而言,充分优化和利用算力资源,节约了系统维护成本。

  4.所有交易,都实时进入子块中,不会造成拥堵,也不用增加额外的交易费用,更加公平。

  在网络理想情况下,子块被广播之后,可以秒级时间内被所有代表节点所确认。在网络延迟,系统繁忙等情况下,该代表节点产生的子块会被认为是空块,该空块由后续节点创建。如果代表节点签署的是无效块,被其它代表节点验证后,会被设置为空块。每个数据块广播后,需要得到2/3以上代表节点确认,确认后不可修改,确认速度秒级。

  每个子块包含交易数量是动态的,即子块大小是不确定的。假设每个子链下交易数量为X,M个子链,分别由M个节点打包,那么,

  TPS = X*M

  根据DPOS共识原理,同一时刻只有一个节点产生块,在网速和硬件理想情况下,X可以达到100000,假设M=101,那么,

  TPS=100000*101=10100000

  以上这些都是在理想条件下计算结果。考虑到实际情况,比如系统故障,网络延迟等客观因素存在,效率也可以满足大多数应用场景需求。

  DAIS采用了DPOS-2共识机制,从DPOS扩展而来,其基本原理如下:

  1.代币持有者通过投票选举产生代表节点,需要总共产生M(M=101)个代表节点;每个代表节点负责相同编号的子链上数据块的生成。

  2.将所有的交易按某种规则分成M类,也将这些类别从1到M编号;每个代表节点只处理交易类别编号与代表节点编号相同的交易。

  3.所有代表节点同时产生数据块,因为第2条的缘故,交易记录不会被重复打包;每个代表节点每2秒产生一个子块,并立即全网广播该子块。

  4.每个代表节点每2秒产生一个子块,并立即广播全网。

  5.每个子块都必须包含块数据中当前子链和前一子链的前一子块hash值,第一条子链的前一子链为最后一条子链。

  6.代表节点需要做好本职工作,否则会被取消资格。

  7.增加候选节点制度,替补下线的代表节点。

  区块链落地离不开上层应用落地。我们致力于在基础公链之上,配备各种基础服务设施和公共组件,构建完备、高可用的开放链上生态,保证从技术层面上加速应用生长。

  数据分层机制

  由于区块链的去中心化特性,对交易和账户类数据需要去中心化,每个节点都有一份拷贝,并且共同维护,进而保障整个网络环境的公平和透明。但是很多应用服务,面向不同的用户群体,满足不同的需求,不相关的用户可以不用关注。此外随着区块链应用的逐渐普及,数据量将会爆发式增长,这远不是一条数据链可以维护的。

  因此数据分层机制十分必要。按用户数据的重要性分两次层次:

  1.基础账户数据,包含用户的账户、合约、交易等。其重要性最高,统一上链。

  2.应用数据,基于区块链系统的中心化服务产生,由相应领域的参与主体共同维护共享。

  注册应用服务

  注册应用服务是为中心化服务应用提供的一种基础设施。注册应用服务是一个庞大的数据库,在各个节点中存储,任何用户都可以支付少量的存储费用即可注册新的域名并绑定相应中心化服务器的IP地址列表。该服务作为基础服务,需要持续提供。

  该基础设施类似于互联网中的DNS,优势是没有任何限制,不会被修改删除,不需要经过复杂的注册过程和支付高昂的费用,以保证用户自由发布信息。普通用户在客户端可以通过输入期望关键字或域名获得相应的IP地址,进入服务。

  应用分发机制

  在去中心化的P2P网络里面,应用影响力的传递,不再依靠大的分发平台,而是通过用户之间的消息传递进行的,参与分发的用户可以获得一定的激励。应用分发服务主要由应用商店来管理,应用商店展示注册应用服务存储的应用数据,提供应用分类,关键字检索等功能。

  分布式服务框架

  分布式服务框架是基于协同矩阵链的中心化服务通用开发架构,采用C++语言开发,主要提供以下功能和组件:

  1.统一业务协议实现:开发者只需关注自己的业务内容;

  2.通讯架构:RPC调用,负载均衡,自动寻址;

  3.数据库中间件;

  4.运维平台:服务部署、发布、配置、监控、日志等;

  5.公共库:支持加密、编码、多线程等基础功能。

  应用框架和生态

  包含:去中心化的应用(DAPP)和有中心服务的APP。应用开发框架支持两类应用的开发,主要提供以下功能:

  1.提供包含通讯协议,加密,UI等功能齐全的基础库;

  2.完善的安全机制,采用沙箱机制隔离的虚拟机运行应用,严格控制应用对用户数据的访问权限;

  3.支持P2P实时交互。应用场景为:实时游,聊天等。

  DAIS合约生态APP

  DAIS客户端主打移动端生态,基于移动端APP构建各类应用,包括但不限于资产管理,供应链,数据存证,投票等。移动端将致力于将应用合约化和模板化,简化开发流程,让常规应用一键式部署。完善的移动互联网生态体系,也会为DAIS提供更多的区块链流量入口,帮助更多区块链应用快速激活生态。

  移动生态治理也将会是DAIS运营重要方向,DAIS前期将采用开放免费方式,为企业提供区块链+免费服务。预计在3年内,为1000+家企业提供落地服务,吸引100万+区块链爱好者参与到DAIS生态体系中来。

  (开发路线图)

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