2018年区块链革命性项目VRBT是一种什么样的技术架构？

技术分析

总体架构

我们需要基于现有的区块链 BTC1.0 技术与 ETH2.0 智能合约技术进行深度重构和优化，BTS 石墨烯等技术优势，开发出我们自己的高性能、高推展性的基础链，以满足我们 VR 现实场景与虚拟商场的及时支付需求、和庞大数据存储需求。

数据存储

我们将把存储做成可拔插的组件，这样使得存储便于扩展；可以轻易扩展集群 nosql 数据库，以便支撑应用的庞大数据量；支持 couchdb 和 assandra。Channel 可以理解为除了全节点参与的 main chain 之外的 subchain， peers 可以加入到不同组织或联盟的 sub chain，peer 和 sub chain 是多对多关系；channel 的数据权限只限于 channel 内的节点；这样可以满足企业的联盟链构建；比如在虚拟城市中的连锁商城，一家企业拥 20个连锁店铺，其企业内部的数据有保密性要求，这 20 个连锁店铺可以组成一个 channel 进行数据共享 channel 内的数据变更则需要渠道内节点的共识。

共识机制 POS/DPOS

VR 链支持标准的 POS/DPOS 共识模式作为模块组建，以供开发者灵活选择。数字货币社区的协同一直是一个难以解决的问题，众所周知的比特币协议升级斗争在过去两三年的时间内一直影响着社区的发展。而类似于 Zcash 的过分中心化的数字货币则排除了社区其他成员的参与权。 VRBT 参考了 Decred 和 Dash 的部分理念，提出了 Instant-Open-Governance( 即时开放治理系统 )，所有持币者可以通过 PoS 机制参与社区的重大决定，包括协议的更新和升级。更为先进的是，Hcash 提供了一个平滑的执行方式，一旦投票通过，所有的决定将会被记录在区块链上且强制执行。 PoW 机制的存在是为了防止早期投资者在 PoS 分发机制中所占的收益比重过高，同时 PoW 是目前已经被证明最能够有效地保障基于区块链的系统安全机制。虽然它不可避免的要消耗一部分能源，但是，从有效地保障系统安全的角度考虑，我们认为是值得的。并且，PoW 和 PoS 的过程是有机结合起来，二者共同保证了系统的安全性。对于 PoW，合格的区块可以表述为 :F(Nonce)< Target 其中 Nonce 是随机元素，Target 是合格区块的量化，每个记账节点的 Target 一致。此外 PoW 的成功运行还需要配合如下两条约定：

1Best chain 原则 : 将最长的链条视为正确的链条。

2. 激励原则 : 找到合格的区块有奖励收益。

第 1 条约定为硬性规则必须遵守，共同的目标是找到一致性账本，而最长的链条代表最大的工作量，如果没有这条约定，每个人都只会构造自己的区块链，无法达成一致。

第 2 条为工作量激励，既然记账有成本，唯有收益才能驱动大家都去记账，参与记账构造区块变成投资行为，其成本和收益风险在第 1 条约束下形成博弈，驱动所有节点按约定规则诚实地构造区块，最终达到纳什均衡。

对于 PoS，合格区块可以表述为 :F(Timestamp) < Target * Balance 上面的 PoS 方式是目前 nxt 与 Blackcoin 所采取的 PoS 机制。最简化版本的 PoS 机制很容易引起财富中心化问题，同时对整个系统安全构成重大影响。

因此我们必须在考虑 Stake(Balance) 的同时，加入另一个变量来尽量避免由于单纯的参考 Balnace 所造成的中心化以及安全问题。与 PoW 相比，公式左边的搜索空间由 Nonce 变为 Timestamp，Nonce 值域是无限的，而 Timestamp 极其有限，一个合格区块的区块时间必须在前一个区块时间的规定范围之内，时间太早或者太超前的区块都不会被其他节点接纳。公式右边的目标值引入一个乘积因子余额，可见余额越大，整体目标值 (Target * Balance) 越大，越容易找到一个区块。因为 Timestamp 有限，PoS 铸造区块成功率主要与 Balance(Stake) 有关。Hcash 的 PoS 机制将借鉴现有的 PoS 机制，在保障系统安全性的前提下，提高 PoS 的效率，着重提高用户在使用 PoS 机制时数字货币的安全性。

密码学

BCCSP(Blockchain crypto provider) 即区块链加密提供商，用于定义选择使用的密码学实现库。负责摘要生成，非对称密钥的签名与验证，根据证书查找私钥等。该模块提供了一系列的接口，这些接口定义了摘要的生成方法，签名，验证，加密，解密等。所有自定义的密码学实现库都需要实现这些接口，以此达到密码学算法的可插拔。

目前 BCCSP 模块的接口有三种实现类，如下图所示：

其中 SW(software based) 实现方式是直接调用 golang 提供的库文件来进行加解密，哈希，签名验签等。

PKCS11 是调用 ecdsa 来进行加密，解密，哈希，签名验签等，而 ecdsa 是通过调用动态运行库来进行以上功能的完成。

GM 国密算法实现方式与 PKCS11 一致。中间层提供 SM2 进行签名与验签，SM3 进行哈希，SM4 实现加密。

ECDSA: 全名是 Elliptic Curve DSA，即椭圆曲线 DSA。它是 Digital Signature Algorithm (DSA) 应用了椭圆曲线加密算法的变种。椭圆曲线算法的原理很复杂，但是具有很好的公开密钥算法特性，通过公钥无法逆向获得私钥。

PKCS：RSA 实验室与本行业、学术界和政府的代表一起合作，开发出一套称为公共密钥加密标准（Public-Key Cryptography Standards ）的规范。

在当前以比特币为代表的区块链系统中，SHA-256 哈希计算和 ECDSA 椭圆曲线密码构成了比特币系统最基础的安全保障，但随着量子计算机技术不断取得突破，特别是以肖氏算法为典型代表的量子算法的提出，相关运算操作在理论上可以实现从指数级别向多项式级别的转变，这些对于经典计算机来说足够“困难”的问题必将在可预期的将来被实用型量子计算机破解。

后量子密码 (post-quantumcryptography)，又被称为抗量子计算密码 (quantum-resistantcryptography)， 是被认为能够抵抗量子计算机攻击的密码体制。此类加密技术的开发采取传统方式，即基于特定数学领域的困难问题，通过研究开发算法使其在网络通信中得到应用，从而实现保护数据安全的目的。后量子密码的应用不依赖于任何量子理论现象，但其计算安全性据信可以抵御当前已知任何形式的量子攻击。1997 年，IBM 的研究人员提出一种加密方案名为 Learning With Errors(LWE)，意即伴随误差学习，由于要找到最近的通用格要很长时间，因而可以抵抗来自量子计算机的攻击。

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