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Blockchain与DAG的比较分析

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发表于 2018-4-22 13:56:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
原题目:架构未来物联网的新技术——Blockchain与DAG的比较分析
源自:国脉科技研究院(ID:GMTechResearch)
作者:区块链研讨团队
导言:
新一代通讯技术5G将全面解决物联网的海量连接问题,物联网迎来高速发展机会。但随之而来的是物联网将面临更大更复杂的物联网生态系统的技术体系构建困难,沿用传统互联网技术的核心化平台架构已无奈知足物联网发展需求。
当前,由比特币等数字资产浪潮引爆的区块链技术及其衍生优化的类区块链技术等使物联网仿佛找到了一条将万物互联愿景变为事实的新前途,它们去中央化、去信任、可追溯、不可纂改、公然透明等技术特性与5G物联网有着自然的符合。
本文通过对未来可能用于架构物联网的新技术Blockchain与DAG的物联网运用场景比较和技术特点分析,从底层技术的视角去深度解读这两种技术与物联网的融会,探讨5G时期万物互联的建造之道。
作为通信、物联网服务商的国脉团体,我们也在一直摸索,寻找最合适我们业务场景的科技技术。
一、区块链:
未来物联网发展的驱能源
随着5G商用过程的加速,从智能家居到智慧城市,从智能穿着到智慧工厂等等,垂直应用领域规模不断扩展。5G技术以加强的移动带宽、海量的设备通信和超低的延时驱动着物联网产业的发展。
5G固然解决了物联网的广笼罩、大容量连接的基本网络问题,但缺乏真正价值的数字资产的普遍接入和贸易生态体系的建破,还面临着数百亿级的潜在终端规模和交易高并提问题;同时物联网自身工业链条极其繁冗,终端保险、数据存储/加密/共享、隐衷维护等物联网的痛点将进一步加剧。特别是物联网宏大的、高价值的数据资产资源的未能有效应用,将使物联网的商业模式始终无法有效构建。
自比特币出生之日起,依靠于比特币底层的区块链技术逐步被人们熟习并追捧,其去中央化的分布式网络、去中介化的共识信任、可追溯的数据链表、数据共享与隐私保护相结合的技术特性,以及可编程的智能合约新技术都将给处于行业暴发前夕却还身陷技术泥潭的物联网产业看到了在传统中心化的技术体系架构外又一新的取舍,使得物联网存在的数据资产交易、用户隐私掩护、安全信任、可经营可管理等一系列问题都将迎刃而解。
物联网作为衔接物理世界和虚构世界的重要媒介,当前还停留在信息(数据)互联的发展阶段,而区块链的呈现,更多带来的是信任革命,信赖之上,咱们可能实现网络的价值互联。总之,物联网的瓶颈在于缺少实现价值传递的有效技术手腕,而区块链的中心则在于可以实现价值传递,两者交相照映、相互增进,推进数据资产价值系统和网络信誉体制的树立,实现数字生态和物理生态的独特繁华。
二、应用于物联网的新技术:
Blockchain和DAG
当前区块链在物联网中的应用已经有了踊跃的探索和尝试,包括IBM、GE、微软等物联网龙头都开始布局区块链,市场上也发生了包含ADEPT、Streamr、WTC、IOTA、ITC等区块链名目。
1、ADEPT
2015年,IBM与三星结合打造ADEPT 系统,系统可以让物联网里的各种设备自动运转,例如家电的运行出故障时它们可以自动发送信号,并可以自动更新软件;甚至设备本身可以通过 ADEPT 来与周边的设备“沟通”,从而进步能源的利用效率。在ADEPT系统中,当大量设备自动交互信息时,区块链将施展分布式账本的作用,通过在系统中植入协定,还可以大大下降ADEPT系统作为设备间的沟通桥梁时的成本。
2、Streamr(DATA)
因为数据能够被看作是改良物联网装备的“燃料”,因此开发职员能够更好地取得信息成为要害点。Streamr正在促进物联网上更民主的数据交易方法,使数据所有者能够自在地将收集和天生的数据货泉化。直接从数据中失掉,而不须要参加或受制于中介所划定的前提。
区块链驱动的数据流平台Streamr为简直所有购置和销售数据的人都供给了分布式的方式。该平台容许数据所有者轻松地连接到点对点网络,并传输数据,其别人可以随时购买。而Streamr的市场应用区块链智能合同和令牌来促进交易并鼓励数据交流。
Streamr的目的是将实时数据中的值进行标志。以主动驾驶汽车为例,为了优化运行,它不断需要来自其余机器的数据,比方来自其他机器的交通拥挤信息,邻近充电站的电价、气象预告等等。
而Streamr提供了一个实时数据交付和支付的单一接口,通过使用名为DATAcoin的加密令牌,在区块链上实现数据流的可交易性。汽车可以自动获取所需的数据并为此付费。反过来,汽车也可以销售它所生产的数据,如其他汽车的交通数据,途径状态明白到城市、地位等最后传递给广告商。
3、Waltonchain(WTC)
沃尔顿链有机融合区块链与物联网,通过RFID技术与Waltonchain的联合,推动区块链技术由互联网向物联网贯通,打造实在可托、可溯源、数据完全共享、信息完整透明的商业模式,实现价值物联网,打造现有商业的全新生态。Walton团队做出四个阶段性计划,由底层基础平台建立,逐步扩散至零售、物流,终极整合产品出产厂家,稳扎稳打,实现商业生态纵深的全覆盖。
4、IOTA
IOTA一开始是为物联网而设计的一个革命性的新型交易结算和数据转移技术,它基于DAG,能够实现较高的交易吞吐量,并且不收取交易手续费。IOTA主要功效是无需手续费的微支付和平安的数据转移及数据锚定,有了这两个功能,再加上IOTA的延展性和分区容错,就能提炼出大批的只能通过IOTA来实现的物联网用例,IOTA当前主要关注智能城市、基础设施和智能电网、供应链、运输和挪动性等物联网领域。
5、ITC(万物链)
ITC旨在解决目前物联网重大的安全问题,满足物联网高度并发的使用场景,实现万物互联互通。万物链主链采用PBFT的共识策略,结合DAG子网点对点通信网络,奇妙结合梅克尔树数据结构简单验证技术,主网性能可以满意十万的并发,整个网络因为分布式DAG子网的架构,可以到达更优的并发情形。
三、区块链Blockchain和类区块链DAG技术比较
1、Blockchain、DAG
Blockchain,即区块链是一种依照时光次序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据构造,并以密码学方式保障的不可改动和不可捏造的散布式账本。比特币就是采取Blockchain打造出的P2P电子货币系统应用的结果案例;此外,Blockchain还被广泛应用于供给链治理、融资贷款等金融范畴。
DAG,即有向无环图,是一品种区块链技术。之前DAG主要是应用于盘算机领域一个常用的数据结构,在区块链第一次被提出主要是为懂得决Blockchain技术的效力问题,纠其起因,主要是Blockchain链式的存储结构,使全部网络中同时只能有一条链,导致出块无法并发履行,于是有人开端提出了用DAG拓扑结构来存储区块。简略类比,有别于Blockchain的单线程,DAG是并发多线程,把原有的区块链从一维单点写入跃迁到三维全网并行工作空间,即从独木桥变成了高速公路网。
图1Blockchain区块链结构
材料起源:互联网
图2DAG Blockless(无区块)结构
资料来源:互联网
2、技术比拟
我们下面将对Blockchain和DAG进行一个全方位的技术比较:
表1BlockChain 与DAG技术比较
资料来源:国脉科技研究院
从技术比较可看出,Blockchain在底层结构采用的是“区块+链”的数据结构,该结构有着先本性的局限,单线程的记账模式无法处置高并发恳求;同时,区块链的吞吐量受制于区块的大小,区块太小且交易量大的话,良多交易无法打包进区块;反之,区块太大,整个区块链系统数据量将敏捷膨胀,一般用户将无法运行全节点,易造成中心化的问题;
相较而言,DAG技术采用Blockless的无区块并行记账方式,不再受制于区块大小和工作量证明问题,给网络带来海量的接入、更大的带宽和更快的交易;同时,不再无度的挥霍电力资源和产生高额的交易本钱,这些技术上风,无疑将更加有利于满足一个高并发、海量存储的物联网应用。
因而,通过以上剖析可知,在机能瓶颈、数据膨胀、资源耗费等方面,DAG技术都露出出比Blockchain更优的特征,特殊是当前区块链体系中的交易时长这样的问题逐渐浮现出来,将来物联网抉择DAG技巧更加轻易满意物联网数百亿终端范围跟交易高并发的利用需要,存在较大的实用范畴。
不外只管DAG技术有必定的技术超前,但为解决区块链技术问题也同时引了发了一些新的技术问题,如双重支付确认、交易反复冗余等,还有就是其简化共鸣不传统意思上的共识,每笔交易可信与否取决于信任这笔交易的人的数目(如见证者或者援用这笔交易的人),这无疑都有可能限度其应用规模,未来DAG技术还需要在实际与应用的基础长进一步的完美。
结语
当前,区块链技术在金融领域获得胜利应用的基础上,已逐步开始往医疗、汽车、能源等传统产业领域进行应用探索,如利用区块链技术在医疗领域尝试搭建跨平台的安全数据共享机制等,区块链的技术特性在物联网中具备辽阔的应用处景。
作为当前应用于物联网领域的两种新兴技术Blockchain和DAG我们做了过细的比较与分析,以为相较于Blockchain技术,DAG为物联网应用发展在海量接入、海量存储以及高并发上提出了更加切实有效的解决计划,然而我们也必需苏醒意识到,跟着5G的到来,,万物互联下的物联网业务状态更加庞杂、场景更加众多,如车联网、医联网、能源物联网等,对并发性、实时性、隐私性等都提出了更高的技术请求,包括区块链技术优化、应用安排等一系列问题还需要进一步探讨。
作者:区块链研究团队
來源:国脉科技研究院(ID:GMTechResearch)

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 楼主| 发表于 2018-4-22 13:57:54 | 显示全部楼层
解释定向Acylic图(DAG),真正的区块链3.0         (2018-01-23 10:40:51)[url=]转载[/url]

加密货币以太坊和比特币的硬币站在桌子上。

区块链作为一项独立技术的概念在2015年开始普及。在此之前,它就是众所周知的比特币技术的数据结构。在中本聪的白皮书中,两个词“块”和“链”一起出现。它只被称为“连锁的块”。

比特币的流行导致它被分类为区块链1.0。以太坊将波浪作为一个分散的应用程序平台,按照程序运行,越来越多的人开始将以太坊分类为区块链2.0。现在市场正在争夺谁来命名Blockchain 3.0。直接的非循环图或DAG可能是它。

什么是DAG?

DAG是使用拓扑排序的有向图数据结构。序列只能从早到晚。DAG经常被用于与数据处理,调度,找到最佳导航路线和数据压缩有关的问题。


物联网链

比特币区块链存储结构



由于工作证明(POW)系统,比特币一直效率低下。块不能同时创建。链接的存储结构只允许整个网络中的一个链。所有同时发生的交易都保存在同一个块中。矿工们然后争夺块验证。大约每10分钟创建一个块。


第一个提出将链式存储结构变成块的DAG的社区是NXT。如果挖掘时间保持不变,则可以将网络中的X块同时扩展X倍。

物联网链

块结构的DAG



与DAG的区块链组合仍然来自侧链的想法。不同类型的交易同时在不同的链上运行。块的DAG仍然依赖于块的概念。

物联网连锁(ITC),  IOTA,并Byteball目前闪耀在市场上无区块项目。使用比特币或以太坊,块创建速度是一个瓶颈。比特币每10分钟产生一个新块。以太坊是更好的,但块验证需要大约15-20秒。

但为什么我们甚至需要一个块?在比特币网络上,许多事务被分割成块,事务序列由块之间的预处理维持。如果你把块和交易结合在一起呢?使每个事务直接参与维护序列。交易完成后,您可以跳过采矿过程。这使得它无阻挡,更高效。

DAG Blockchain中的概念

概率论视角下的双重支出问题

比特币网络使用UTXO(未使用的交易输出)模型。用户只能在UTXO下进行一次交易。可能有多个矿工同时解散散列函数来获取块验证权。这可能暂时产生叉子。某个事务的验证是由它后面的事务数决定的。返回网络的交易比率较低,交易背后更多,这使交易更安全。

网络的宽度

当每个交易被验证时,它需要被链接到在DAG网络上的现有和相对较新的交易。如果它每次链接到较早的交易,就会使网络太宽以验证新的交易。理想情况下,DAG网络选择一个现有的后来的交易链接到新的交易发生的时间。目标是将网络宽度保持在一定范围内,以支持快速交易验证。IOTA还提出了自己的控制缠结网络宽度的算法。

快速交易

由于其无块性,交易直接进入DAG网络。整个过程比基于PoW和PoS的区块链要快得多。

不涉及采矿

DAG网络上没有矿工。交易的确认直接交易给交易本身。对于用户来说,这意味着交易几乎是瞬间完成的。

友善到小额付款

随着DAG的进步,我们正在考虑一个未来,高功能和最低交易费用链是可能的。这意味着用户可以发送小额支付,而不需要像比特币或以太坊那样的高额费用。

中国的一个项目看起来正在成为这个领域的领导者。 物联网链(ITC)  构建在DAG上,每秒可以处理超过10,000个事务。它有着强大的愿景,强大的社区,并得到ChainFunder和FBG等领先区块链基金的支持。物联网链在分类为区块链3.0方面具有坚实的基础。

DAG将用于需要每秒数千次事务的可伸缩性的应用程序。CryptoKitties的推出阻塞了以太坊网络,导致交易缓慢,收费高。以太坊有一个解决这个被称为分片,但它是5年。我认为应用程序很快就会转向DAG进行扩展。



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 楼主| 发表于 2018-4-22 13:59:53 | 显示全部楼层

2018年1月,“全球DAG区块链联盟”第二次会议在京召开。此次会议,TrustNote创始人兼基金会主席Jeff Zhou,TrustNote研发总监Victor Zhang先生剖析了DAG区块链技术的痛点和改进方案,TrustNote钱包功能亮点以及DAG区块链技术的未来发展及挑战。在会议的问答环节中,TrustNote基金会主席Jeff Zhou先生就会议现场嘉宾的问题,做出了详细的解答。以下为会议的问答内容。

提问:TrustNote技术有一个优势,是一个高流量、高并发处理交易的优势。当时在EOS系统刚出来时,特别关注这个优势,TrustNote这个项目跟EOS相比呢?

Jeff Zhou:EOS与以太坊相比,在账本数据结构上,我没有发现有什么太大的变化,它的共识算法现在用的DPOS,用20几个验证节点做DPOS就比其他项目快一些,但还是一个区块链式的架构。它的设计逻辑是通过尽量加快共识的速度,加大区块能加大并发量。这个思路是错的,区块时间和区块尺寸是有限的,共识速度,速度再快,上一代的区块链并发量也上不来。为什么?是架构的问题,还不是共识时间消耗的问题,DAG架构把同步改成异步才能真正解决问题。EOS的定位主打区块链DApp的操作系统,而区块链是一个去中心化账本技术,不是一个云计算技术。如果有一些项目大肆宣讲用区块链去搞OS或做去中心化计算的计费,要小心,因为在账本架构里套用计算架构,以我目前的经验来看,我认为更多是把一些不成熟的东西拿出来推广。反过来讲,如果底层账本速度上不来,在上面构建再多的云计算能力,也是没有意义的。任何一次写入数据库的操作,都得排队堵死。上面功能做得再漂亮,也不可用。底层去中心化应用,最基础的去中心化数据库,并发能力上不来,搞上面那些应用,写再多逻辑、概念、应用场景,都是理想,和现实还是有很大距离的。

提问:DAG全账本溯源怎么用?

Jeff Zhou:先有半序,半序是钱包完成的,全序是超级节点完成的。就像原来是一个渔网,现在人为拿一个铅笔去画,规定这条路是正道,其他路全部是歪门邪道。这并不表示它会变成强节点,因为这几个节点也是Transaction,超级节点也会发一些自己私人的转帐交易。比如,澳大利亚有一些太平绅士,他自己也要吃喝、交易,老百姓都知道这个人的交易更加诚信一些,所以MainChain自己私人也要转帐吃饭的,只不过因为大家觉得这个人是太平绅士,所以交易容易被大家标定为诚信的。

提问:如果说以太坊是区块链2.0版本或第二代的话,能够肯定明确给我们一个信心说DAG是第三代吗?DAG核心解决的是拥堵的问题?

Jeff Zhou:BlockChain3.0这种提法完全是为了传播营销,我刚才讲DAG那么费劲,还有很多人比较难理解。但说它是3.0,我认为不是,我认为DAG还只是账本技术上的革新而已。解决拥堵问题是3.0里最关键的要素之一,因为这是区块链里目前的痛点问题。除了可用性以外,我认为还有几个痛点问题,比如去中心化存储。光能记账也不行,在平常做应用,比如视频、图片,如果把这种数据也放到账本里,就天下大乱了,因为那个分布式账本的存储都是很贵的,每一个字节都要同步校验的,要再研究出新的架构实现大数据的存储。说白一点,放弃一些共识的要求,但同时保证对数据的溯源能力和校验能力去做去中心化存储。另外一个痛点,是区块链的即时通讯,我指的是消息协议,其实我们已经有点雏形了。我有点赞同以太以前画的一张图,未来应该是账本+即时消息+去中心化存储,才能构建一个DApp的支撑,我觉得那个完成了才能叫3.0。现在的情况是后面两个得依赖账本并发量支撑能力才可以实现。比如即时通讯消息,咱俩一聊,让你等2秒钟都觉得难受,会觉得受不了了。我这边现在问你一个问题,你那边得赶快给我回。但问题来了,你现在说所有的区块链项目发消息,没有任何一个项目有能力说发一条消息1秒钟、2秒钟就能到。怎么办?区块链3.0的实现,我认为还为时尚远,但高可用去中心化账本技术肯定是未来3.0的关键,先把账本部分做好,这是我现在的一个想法。

提问:我作为投资人,不懂技术,相信你们技术肯定是非常优秀的,也是非常信得过的,但是对于币值管理、市场公关TrustNote团队是怎样计划的?

Jeff Zhou:TrustNote类比是秀才,炒币的是强盗,我们一直像一个秀才一样肯定也不行,但是秀才想要变成强盗,也不符合我们价值观,所以我们会找保镖。TrustNote可能也会找币值管理的合作伙伴,但是也会去挑,不会挑强盗,但是会挑保镖。目前要是问我什么想法,我就是这个想法。

提问:关于钱包,可以绑定支付条件,生成智能合约。绑定哪些支付条件?

Jeff Zhou:比如时间条件、多签名,可以看一下Byteball里也有一些Oracle的数据源,汇率,人民币兑美元变成6.4了,也可以自己设,比如钱包里币量低于多少,那个人得给我打点钱了。比如学生跟父母要钱的时候,父母加一个合约,那个钱必须得花到只剩下10元才可以给你打钱。所以极轻、极速以后才能极趣。极轻,我们有很多想法,现在区块链的客户端软件易用性很差,可用性是并发承载能力,易用性是现在要转一笔钱,用以太官方的钱包,我自己觉得无法忍受了,放一段时间要同步一下账本,网速慢的话,要同步五六个小时,七八个小时,其实全是工程师写的软件。我们现在相当于把互联网行业的产品经理一些思路挪到区块链行业。

提问:目前区块链行业主要瓶颈是高并发问题,大家所能接触到的三个解决方案,亦来云、EOS、HPE等,您怎么看?

Jeff Zhou:亦来云目前还没有成熟软件发布,所以谈不上并发量,就看它什么时候把钱包软件开发出来,大家可以用一用。

EOS团队的创始人是以前BitShare的创始人,EOS归根到底还是一个区块链的结构。只要是区块链结构,目前我没想出来方案提高并发,因为就是同步写入,把同步的事情不放弃,永远也并发不了。   

提问:亦来云、EOS都出了新的解决方案,自带侧链,是不是对这个问题的解决更有帮助?

Jeff Zhou:侧链技术是做不成高并发,如果真做成高并发量了,就变成DAG了。不要说EOS和亦来云,就连比特币、RootStock等,做一两年,把钱包发出来,让大家看高转账并发是否顺畅,大家自然就知道了,软件构造给人用的。至于HPB,不管软硬件,计算机架构里首先是逻辑架构,架构是基本基础,现在有好几个环节,是架构上有问题,如果架构解决了,另外其他环节的问题才会暴露出来,比如全球的节点相互之间在交换数据时的网络带宽,以太网做快速计算时间也会有瓶颈,DAG里验证数多了,需要做大量运算。就是说,如果架构和算法上没有平滑扩展能力,想通过硬件去并发量提上来,那个也是不准确的说法。区块链是账本技术,都是小模块,哈希运算、发包流量等,硬件只能干一些小的环节的事情。

从技术角度来看,DAG区块链技术是不同于区块链的一种分布式账本技术,是数字资产界的一次较大的创新。随着以太坊去中心化的概念提出,很多人开始把以太坊称作区块链2.0,而比特币被列为区块链1.0,至于“DAG”技术,是区块链未来3.0的关键元素。基于DAG技术的TrustNote,或将成为2018年区块链行业一匹黑马!


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