VEE分布式应用基础设施和首个通用数据库

背景

我们会偶尔记起,互联网的诞生 —— 可以说跟工业革命或信息时代到来同等重要的一个科技事件 —— 发生在仅仅不到 30 年前。走在中国城市的大街小道上,似乎每个人都要时不时地翻看一下他们手机。这就是互联网无孔不入的普及带给我们生活的改变。近年来,人工智能已在我们社会中有了无数的实际应用,而它在围棋领域已经远胜于人类冠军[Silver 2016]。还有人提到,作为量子时代即将到来的信使,“量子霸权”(Quantum Supremacy)即将出现在不远的未来。 似乎互联网的创造,就像电脑一样,已经属于了】一个古老的过去。 作为一名技术人员,有时候不得不赞叹人类文明的巧思以及它所能够取得的惊人的进步速度。

相对而言,中本聪所宣布的比特币 [Nakamoto 2008] 所带来的影响并不如之前提到的那些技术突破来得大。相反,它一直受到很多的质疑。而这也表明了中本聪的思想远超过了他所在的时代。然而,他的杰作所带来的影响已然日益增加。到 2017 年,随着比特币价格突破 1 万美元大关,区块链技术也被广泛接受为一个主要的技术创新及颠覆者。即便如此,区块链技术所带来的影响可能仍然被低估了。事实上,我们可以认为,区块链为我们带来了一个具有强私有财产的世界,其对人类未来可能有着极为深远的影响。简要回顾人类文明史就不难发现私有财产是其基础支柱之一。因此,可以认为区块链技术将会给世界带来的影响会比工业革命还要深远。基于这样的理念,我们将这一新经济时代称为 虚拟经济时代(Virtual Economy Era),并将我们平台的基础代币记为 Vee. 为向中本聪的比特币致意,我们内部将 2009 年记为虚拟经济元年(V.E.1)。

但人们应该对比特币和区块链技术加以区分。 拜占庭将军问题是以前计算机科学中的一个困难的分布式共识问题,而比特币是其第一个实际可行的解决办法 [Lamport 1982]。 区块链技术派生于中本聪发明的支撑比特币网络运行的底层算法。如今,被广泛接受的看法是区块链技术包含了所有相似的网络,不论公有的还是私有的,只要在其共识模型中有一定程度的去中心化现象。

比特币被设计成虚拟货币。 比特币区块链存储的是它的账本,用以确定每个比特币的所有权。 2011 年,Namecoin 的出现标志着在区块链中存储其他类型信息的第一次尝试。 稍后的有很多尝试将比特币区块链作为数据存储用于各种应用目的。 但是,比特币通常不鼓励这种用于存储的做法,因为比特币不是为此而设计的,它会使得这种做法困难且昂贵。

不过,区块链技术一般来说应该被看作是一个分布式的数据库系统。这意味着,世界上很大一部分数据可能存储在这样的系统中,就像传统的关系数据库和最近的云数据库一样。在本文中,我们将探索区块链技术的这一方面,并证明区块链可以成为未来数据库非常有竞争力的选择。

VEE:重构区块链技术

据估计,现在已出现了数以万计的区块链项目,甚至还会更多。 对于许多想要进入区块链行业的个人和团队来说,开发和维护区块链系统的成本已经成为一个巨大的挑战。 现在是时候将区块链技术作为一个整体来重新加以审视了。 如果我们能够在提高可扩展性的同时大幅降低区块链技术的成本,这将会为区块链技术带来更多创新用途并加速其被广泛地接受。

区块链作为数据库

区块链技术所带来的主要模式转变是去中心化。 我们应该从这个新视角来看一下区块链数据库。

一般来说,传统的用户账户在区块链中可以用公钥和私钥地址代替。 通常,传统数据库有很严格的访问控制, 几乎所有的数据都只限于经过认证的帐户。 在传统的数据库中,帐户创建是中心化的。 也就是说,数据库管理员授予用户一个访问帐户。通过区块链,任何人都可以自由生成密钥对,而无需中心化管理。除了以加密形式存储的数据之外,区块链中的大部分数据都是公开的。 即使是在组织内部局域网搭建的私有区块链,其未加密的数据仍然应该被视为公开的,因为非法入侵局域网总是不可避免的。 所以隐私的保护依赖于虚拟身份的匿名性。有趣的是,与中心化模式相比,这可能实际上是一个更强的隐私保护策略。在中心化模式下,我们经常会听到有关因黑客攻击而丢失客户数据的情况。

如果一个应用程序需要某种形式的集中管理呢? 这可以通过客户端/节点软件内的业务逻辑来加以实现。 被称为管理员的特权密钥对可以被内置到客户端软件中。 然后,管理员可以选择标记那些违反服务协议的密钥对为违规者。 管理员也可以标记特定的数据以作审查。 违规者的数据或不适当的或非法的数据将被节点软件视为无效。

值得注意的是,由于违规者数据仍然允许进入区块链,只是不被官方节点软件所承认而已,所以这类中央审查是一种弱形式的审查。

如果有应用程度需要客户识别功能呢? 通常这种应用程序在账户激活使用前需要用户按开户条件通过身份认证。也可以通过引入通过身份认证的公钥的白名单在客户端/节点软件内实现这一功能。 只有来自该公钥列表的数据才能被该软件识别。

考虑到上述概念,现存的一大部分数据库都可能适合于迁移到区块链数据库中。

【待发布内容】

高级数据库特性

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模块化目标

【待发布内容】

共识系统

原来的比特币工作量证明共识机制现在被称为中本聪共识。中本聪共识是一个突破,是一切的开始。 8 年多的运行,比特币系统无疑证明了它的可靠性。

素数币 [King 2013] 介绍了基于素数的工作量证明共识机制,我们称之为素数币共识。素数币共识是第一个也是唯一一个能在挖矿同时得到有趣副产品的共识系统,达成网络共识的同时具有可预测的安全级别。 素数币已经可靠地运行了 4 年多时间。

股权共识(Proof-of-Stake)首先由点点币引入[King 2012]。 与中本聪共识或素数币共识中基于消耗的计算资源来分配权重相比,股权共识的主要区别是通过参与共识的代币持有量来分配权重,因此也被称为区块铸币。 这种算法将共识安全级别与能源消耗级别从系统中分离出来,消除了达到共识所需要的能源消耗,从而解决中本聪共识中的能源消耗问题,同时降低整个系统的运营成本。

股权共识是一个重大突破,因为它显着降低了区块链技术成本和进入壁垒,从而让大量的多元化区块链生态系统得以实现。 我们相信在未来的某个时候,世界上运行的区块链的数量可能超过世界人口的总数。 股权共识正是区块链技术能达到如此巨大规模应用的使能技术。

有几个主要的区块链网络已经运行了数年的股权共识系统,相互之间有一些区别。 股权证明共识已经很好地证明了自己。VEE 平台计划至少实现以上三种已被证明过的创新共识机制。

当然还有其他共识机制。随着项目推进,VEE 平台也将评估其他共识机制的可靠性。 具有创新性与可靠性的共识算法都将是 VEE 平台可能实现的候选者。

主链-侧链模型

【待发布内容】

云特征

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智能合约

智能合约 [Szabo 1996] 允许各方在没有可信第三方的情况下创建具有约束力的协议。 比特币在验证交易时使用了简单的脚本系统。 但是由于担心潜在的问题,这个脚本系统有很强的限制性,只能进行标准化交易。 后来,以太坊 [Buterin 2014] 重新设计了一个智能合约系统,拥有称为 Solidity 的图灵完备的编程语言。 这是区块链技术的一个重大进步,使得在许多应用场景中可实现可自动执行与去中心化的智能合约。

EOS 最近提出使用 WebAssembly 来实现另一个被称为 Wasm 的智能合约系统。Wasm 是浏览器内部客户端低级脚本语言的新兴 Web 标准。 Wasm 通常通过 C 或C++ 开发后编译得到。

VEE 平台计划以兼容方式同时支持以太坊和 EOS 类型的智能合约。 虚拟机将以模块化方式实现,以便应用程序可以选择启用其偏好的智能合约类型。 VEE 平台也将评估和考虑越来越多被开发出来的竞争智能合约系统。

可扩展性

许多的团队针对单个区块链上的可扩展性限制花费了大量的精力。 虽然其中一些可能是值得注意的,但我们相信可扩展性的最终解决在于无限数量的区块链生态系统。 如前所述,我们设想一个世界可能还有数十亿块区块链同时运行。 VEE 平台允许不同的应用程序必要时可以在不同的区块链中运行,从而在同一个生态系统中实现应用系统相互隔离的完全可扩展性。

可用性

可用性一直是限制加密货币被广泛接受的一个瓶颈。VEE 平台计划开发基于浏览器的钱包以及智能手机上具有现代用户体验和高安全性的移动轻量级钱包。 冷钱包会做到让每个人都可以轻松使用,让用户安心无忧地管理自己的虚拟资产,免除来自网络黑暗角落的威胁。

结论

VEE 项目旨在大幅度降低区块链技术的成本,增加区块链作为数据库平台相对传统数据库系统的竞争力。 我们的愿景是,区块链的未来不仅在于某些数十亿美元区块链,还在于数十亿块区块链一起为全球带来一个新的经济时代。

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日期:2018年09月02日  分类:区块链标签:

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