從區塊鏈功能角度考察區塊鏈系統的組成,提出了六域鏈參考架構的功能檢視。功能檢視透過“四橫四縱”的層級結構,描述了六域鏈系統的典型功能元件,如圖三所示。具體包括使用者層、服務層、核心層、基礎層和跨層功能。
使用者層是面向使用者的入口,透過該入口,執行與客戶相關的管理功能,維護和使用區塊鏈服務,使用者層也可將區塊鏈服務輸出到其他資源層,提供對跨層區塊鏈服務的支援;
服務層提供統一接入和節點管理等服務,為使用者提供可靠高效的服務能力;
核心層是區塊鏈系統的核心功能層,包含了共識機制、時序服務、隱私保護、加密、摘要與數字簽名等模組。此外,根據應用場景的不同,可以有選擇地新增能自動執行預設邏輯的智慧合約模組;
基礎層提供了區塊鏈系統正常執行所需要的基礎執行環境和元件,如資料儲存、執行容器、通訊網路等。
同時,為了應對區塊鏈產研及運營需求,功能檢視還包含了開發、運營、安全、監管和審計四個跨層功能體系,四個體系中包含的功能元件與上述三層的元件進行互動為系統提供支撐能力。
下面分別針對六域鏈的幾個底層區塊鏈核心功能要求做簡要的描述:
1、P2P 通訊
P2P 是區塊鏈的核心基礎,具有分散化(Decentralization)、擴充套件性、健壯性、隱私性、高效能等特點。P2P 網路通訊的效率對區塊鏈整體效能的影響非常重要,尤其是影響了整個區塊鏈網路的速度。針對物聯網中各接入六域鏈的物聯網裝置和使用者,從會話維護、地址確定、通訊機制、儲存方案等方面進行了深度的最佳化。透過指定使用者端與共識節點的關聯物理配置和規模數量,並採分片處理(sharding)機制和高速網路連線,從而減輕共識節點的通訊、計算和儲存負擔,改善區塊鏈的交易效能,從而達到針對物聯網裝置區塊化的最大效能,為以後物聯網裝置的登記、數字化、認證和安全提供基礎保證。
2.六域鏈加密演算法
資訊的加解密是區塊鏈的關鍵環節,主要是雜湊函式和非對稱加密兩部分的演算法。
1)雜湊函式部分,目前主要有 SHA、MD5 等多種演算法,還包括演算法的串聯和並聯使用。由於商業應用一般更注重效能問題,所以六域鏈基礎演算法以 SHA256 演算法為主。
2)非對稱加密部分,主要有非對稱加密演算法包括 RSA、DSA、橢圓曲線演算法等,區塊鏈一般使用橢圓曲線演算法,包括 ECDSA 和SCHNORR,考慮到 Schnorr 簽名的驗證速度比 ECDSA 簽名更快,而且這種簽名體積可以更小,還原生地支援多重簽名。而這也正符合物聯網小體積的特性,所以六域鏈基於 Schnorr 開發了自有的SDSchnorr 演算法。
同時,六域鏈模組化的設計,可替換多種加密演算法。由於物聯網使用者接入的帳戶和形式多樣,安全性要求並不一致,所以六域鏈也集合了國密演算法(SM2 橢圓曲線公鑰密碼演算法、SM3 密碼雜湊演算法、SM4 分組密碼演算法)。同時,六域鏈對底層加密演算法庫進行了抽象以及演算法的可替換通道,以滿足不同物聯網應用的演算法及安全需求。其中,錢包和地址兩個名稱在本文件中可互換。
3、六域鏈共識演算法
共識機制是分散式賬本為了保障所儲存資訊的準確性與一致性而設計的一套機制,主要由業務與效能的要求決定。物聯網是一個綜合及複雜的異構系統,物聯網裝置涉及的行業廣、業務密,而通訊協議也多種多樣,所以對底層區塊鏈的安全和效能要求高。六域鏈針對上述特點,開創性地提出了 SDFT 演算法,借鑑融合了高一致性的 RAFT 以及高併發的 PBFT,同時解決了安全性、高效能以及信任問題,SDFT 具有以下特點:
1) 從全網驗證節點(Validate node)中以 SD-RAFT,選舉出一個或若干個主節點(Master node),用來平衡客戶端訪問的計算負載。主節點在固定時間週期內(10 秒)負責全網新的交易記賬請求收集和交易列表的生成。
2) 每個驗證節點把客戶端發來的交易記賬請求向全網廣播,主節點將從網路收集到需放在新區塊內的交易記賬請求排序後存入交易列表,並將該列表向全網廣播。
3) 每個驗證節點接收到交易列表後,根據排序模擬執行這些列表中的交易請求。所有交易請求執行完後,基於交易結果計算新區塊的雜湊摘要,並向全網廣播。
4) 如果一個驗證節點收到3f(f為可容忍出錯的SAFT節點數)個其他驗證節點發來的雜湊摘要都和自己相等,就向全網廣播一條commit 訊息,該驗證節點就成功確認為該筆交易共識記賬節點。
5) 如果一個驗證節點收到 3f+1 條 commit 訊息後,即可提交新區塊及其交易到本地的區塊鏈和狀態資料庫。
六域鏈與其他區塊鏈平臺的效能比照如下:
4.六域鏈智慧合約
每個可接入網際網路的物聯網裝置在區塊鏈上賦予“身份”後,均擁有一個全球的唯一標識,可以用來標識信用身份。每一個物聯網裝置的信用身份對於 SDChain 裡的其他裝置或者人均可見。而標識對應的鑰匙則是用於簽署起源於這個地址傳送的資料記錄,僅對裝置擁有者可見。另外 SDChain 為裝置設定錢包,它的目的旨在提高物聯網裝置的安全防止灰塵式攻擊,每次物聯網裝置的資料記錄與互動,均有 Gas 產生。每個智慧合約與普通錢包相同,都有一個獨特的公共地址。區別在於智慧合約的私鑰在合約建立完成時就會被丟棄,所以除了共識機制外,沒有人可以在智慧合約建立後傳送裡面的數字資產。針對物聯網中以監控事件為主的上鍊需求,即物聯網裝置持有者事先設定智慧合約、資料儲存路徑與資料記賬金額,就可以全網廣播以及數字記錄儲存。在發生相關異常事件時,納入區塊鏈的監管,六域鏈的智慧合約要求強制性、強實時性以及全自動觸發。觸發條件的資料也是受區塊鏈保護的資料,準確、安全可靠,且不可篡改。
5.去中心化 DApp
現有的基金應用孵化模式相對中心化,低效率、不透明、友好度不高,影響開發者對於系統的創造力及活躍度。六域鏈在 DIP 協議的激勵下,透過正向反饋機制,實現社羣生態孵化的去中心化。六域鏈生態的建設擴充套件,隨著越來越多的資訊接入區塊鏈,如何簡單有效並專業地將這些資訊提供給使用者,至關重要,我們有理由相信,現象級 DApp 將不斷湧現。如圖四所示。
六域鏈面對企業及個人開發者,均能夠為物聯網裝置建立帳戶、資產數字化、獲取區塊鏈的區塊高度、建立與查詢交易資訊、鏈的實時通知等功能。現階段,透過 SDK,可以實現接入、資訊隱私保護、價值傳遞、存證方面的 BaaS 服務,而為了達到接入資料的有價值化、可信任化已經接入資料的流轉化,六域鏈分別在網際網路應用、物聯網應用、金融應用等進行了深度的分析,建立了多個不同語言版本的 SDK,比如物聯網上的 C++ SDK,網際網路上的 Java、
Node SDK 等等,滿足整個生態上的多種不同的應用平臺接入需求。
6.物聯網數字資產發行
六域鏈的智慧合約有四個基本要素:{程式碼,狀態,[呼叫],餘額}。程式碼由使用者生成;狀態是持有合約當前的內部資訊;餘額是合同中的數字貨幣,它也是儲存該合同的呼叫歷史。針對不同物聯網應用平臺有新型數字資產釋出需求的,可透過六域鏈的智慧合約,支援其他的數字貨幣發行,透過 SDA 做底層的數字資產發行流通支援。
7.跨鏈合約模式
六域鏈對於輕量化參與者(如物聯網裝置)和計算密集型參與者(如物聯網平臺)都是有實際價值的,且這兩者無論業務特性或者數量規模,存在著極大的不平衡性。而區塊鏈的發展還處於早期階段,現有區塊鏈系統存在著諸如難以嘗試不同類新想法、難以升級、區塊鏈系統之間不相容、使用者群分裂等等問題。所以為了解決這一系列的問題,六域鏈提出了用分層的共識堆疊技術來解決,即SDCC (SD cross-chain)SDCC 從 SDC 中孵化出來,它是區塊鏈中的跨鏈合約模組,可提供以下的特色內容:
1)分層配置結構,功能模組可從多個維度進行替換。
2)針對比特幣的不能自定義發行數字資產、以太坊的唯智慧合約等等客觀存在的不足,SDCC 提供了多交易,智慧合約和自定義資料資產發行的多種支援。
3)可替換的多種資料儲存形式,既支援 MySQL、Postgres、Oracle 等等的關係型資料庫,也支援像 RocksDB、Redis 等非關係型資料庫。
4)共識節點可以配置為支援多個不同的共識協議,除系統自帶的 SAFT,還支援如其他物聯網鏈可能使用的 PoW,PoS 等等共識協議。
5)SDCC 支援可插拔驗證方案,支援注入式的使用者協議,可以使用現有共識節點來輕鬆部署接入融合新的區塊鏈。
6)即使只有較小處理能力的參與者,也可參與節點的驗證。
7)在 SDCC 內部使用分流方案來提高接入物聯網裝置的通訊和儲存效能。
如圖五所示。
SDchain 生態規劃和社羣治理架構
1.SDChain 生態發展規劃
六域鏈將集合國內外優勢力量來打造一個全球化的社羣生態。六域鏈生態管理機構由基金會統籌,國內外社羣管理機構共同參與, 充分利用區塊鏈、物聯網創新為不同應用領域提供高效的去中心化服務,逐步吸引不同領域,及不同產業鏈上下游企業、使用者等接入六域鏈。同時,不斷挖掘六域鏈創新業務,在社羣自律和相關監管機構的監督下,建立全球化的區塊鏈與物聯網融合發展生態體系。六域鏈作為開放性的非盈利性組織,秉承開放包容、共商共建共享共贏原則,和整個產業鏈各方建立生態協作機制。
2.SDChain 生態發展業務邏輯
SDChain 的生態發展主要依靠兩個方面的邏輯去發展。一方面,基於 SDChain,透過物聯網運營服務類企業來向行業生態提供各類創新服務,使整個上下游產業鏈和使用者同時收益。另一方面,物聯網裝置產生大量的高價值的數字資產,將在 SDChain 上形成大量、高頻次的數字資產交易,從而促使整條 SDChain 數字資產的不斷增值,並帶動 SDA 向更多的交易環節進行擴充套件。另外,SDChain 公有鏈支援專案具備極高的可擴充套件性,相關業務團隊可以利用 SDChain開發自己的 DApp,發行業務配套的 Token 等,豐富完善整個 SDChain社羣的生態商業物種,透過相關的資源對接,業務匹配,不斷增強SDChain 社羣的生態強壯度。
3.SDChain 社羣治理架構
SDChain 社羣將由設立在新加坡的基金會進行管理。該機構作為SDChain 社羣的法律主體,將全權負責 SDChain 的技術開發、業務推廣、社羣運營,並且承擔所有 SDChain 的法律責任。為了確保整個 SDChain 社羣在公開透明的狀態下高效執行,SDChain 將設立SDChain 基金委員會(以下簡稱基金會),在 SDChain 基金委員會下,設立有:
決策委員會——基金會最高決策機構,管理基金會旗下各個執行機構,有權決定基金會資金使用、凍結、獎勵、懲罰等,決策委員會成員由社羣選舉產生。
決策委員會任期為 2 年,在任期滿後,將由 SDChain 社羣選舉產生。
其中決策委員會下設立 5 個執行機構,如圖六所示。
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