區(qū)塊鏈去中心化應(yīng)用平臺(tái)TERA介紹

TERA 是一個(gè)去中心化應(yīng)用的平臺(tái)。這類似于一個(gè)‘’操作系統(tǒng)。TERA 由一個(gè)集成到互聯(lián)網(wǎng)的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫構(gòu)成。在該平臺(tái)上發(fā)布程序和數(shù)據(jù)的機(jī)制不受審查，加密貨幣是通證經(jīng)濟(jì)的血液，而區(qū)塊鏈則使其流淌。

考慮以下幾層：

硬件》軟件》UI》數(shù)據(jù)庫》中心化網(wǎng)絡(luò)》去中心化網(wǎng)絡(luò)

在 21 世紀(jì)，每個(gè)人都有一個(gè)計(jì)算設(shè)備，比如一臺(tái)電腦，一臺(tái)筆記本，一部智能手機(jī)，一塊智能手表等等。就其本身而言，這樣的設(shè)備對一個(gè)人來說是沒有意義的，所以它總是運(yùn)行一個(gè)程序并且執(zhí)行一些有用的東西。程序的結(jié)果顯示在用戶界面中。通常，結(jié)果持久地存儲(chǔ)在設(shè)備的數(shù)據(jù)層中，以便能夠再次訪問。更大的用處是允許其他用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些數(shù)據(jù)。因此，來達(dá)到為用戶增加每一個(gè)連續(xù)實(shí)用性的目的。

為了相互通信，由設(shè)備組合而成的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將節(jié)點(diǎn)組合成網(wǎng)絡(luò)的最簡單方法是使用單個(gè)協(xié)調(diào)服務(wù)器。，但由于單點(diǎn)故障導(dǎo)致相應(yīng)的不可靠性也表明這樣的解決方案是中心化的。

還有一些其他的解決方案，所有的設(shè)備都是平等的，具有相同的等級和優(yōu)先級，我們叫它去中心化網(wǎng)絡(luò)。。重要的是要理解去中心化網(wǎng)絡(luò)的整體工作原理；節(jié)點(diǎn)之間作為一種協(xié)調(diào)良好的機(jī)制在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，有一些特殊的算法用于節(jié)點(diǎn)之間的交互，我們將其稱為共識?？梢允牵簳r(shí)間共識、傳輸共識或數(shù)據(jù)鏈共識。

理論角度

一個(gè)快速的路由網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈不使用節(jié)點(diǎn)之間的順序。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)看起來是隨機(jī)的，就像這樣：

這種隨機(jī)的鏈接組織并不能保證在所有節(jié)點(diǎn)之間的快速傳遞。

而在 TERA 中，節(jié)點(diǎn)自發(fā)組織成有序的通信方式：

區(qū)塊鏈將數(shù)據(jù)從第一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間不超過 3 秒。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，基于節(jié)點(diǎn)地址之間的相似性，節(jié)點(diǎn)之間通過特殊的連接方式進(jìn)行連接。節(jié)點(diǎn)地址是隨機(jī)值（32 字節(jié)），在節(jié)點(diǎn)操作期間不會(huì)更改。與其他節(jié)點(diǎn)的連接數(shù)與網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量呈對數(shù)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)相對恒定的交易傳輸時(shí)間。

因此，如果網(wǎng)絡(luò)由 10 億個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間仍然不超過 100 毫秒（ms），因此最大時(shí)間將是 30*100 ms = 3 秒。節(jié)點(diǎn)之間傳輸交易的延遲時(shí)間 100ms 是上限，但在實(shí)踐中，它小于 100 ms，因?yàn)檠舆t較小的節(jié)點(diǎn)間具有連接優(yōu)先級。

為了使成功的連接更加持久，每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)統(tǒng)計(jì)不同區(qū)塊內(nèi)容之間成功交換的信息。此統(tǒng)計(jì)的信息會(huì)影響連接優(yōu)先級。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

交易由用戶發(fā)送到 N 個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)（其中 N 是從 5 到 16）。交易被添加到新生成的區(qū)塊中（當(dāng)前第二個(gè)塊）。當(dāng)交換階段到來時(shí)，交易開始從一個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并在區(qū)塊中積累。如果一個(gè)塊包含的交易多于它的容量，那么需要大量工作量證明的交易會(huì)被留下——這就是 DDOS 保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式。在區(qū)塊生成階段結(jié)束時(shí)，執(zhí)行簽名階段和 PoW 區(qū)塊計(jì)算（1 秒），然后開始為期 3s 的具有最大工作量證明的區(qū)塊搜索。這樣的區(qū)塊被添加到區(qū)塊鏈中。

區(qū)塊傳輸處理

區(qū)塊鏈：每秒形成塊的次數(shù)，但區(qū)塊的確認(rèn)時(shí)間（即區(qū)塊鏈中區(qū)塊的接通持續(xù)時(shí)間）為 8 秒。為了使創(chuàng)建區(qū)塊的速度比確認(rèn)時(shí)間快 8 倍，使用了區(qū)塊的流水線處理。這可以被認(rèn)為是 8 個(gè)獨(dú)立的區(qū)塊鏈，形成周期為 8 秒。每一個(gè)這樣的區(qū)塊鏈相對于其他都會(huì)相對移動(dòng)一秒鐘。因此，我們在一秒內(nèi)創(chuàng)建第一個(gè)區(qū)塊鏈的區(qū)塊，在第二秒內(nèi)創(chuàng)建第二個(gè)區(qū)塊鏈的區(qū)塊，以此類推，直到第 8 個(gè)區(qū)塊鏈。為了將這些區(qū)塊鏈連接成一個(gè)區(qū)塊鏈，它們被粘在一起。在傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈中，前一個(gè)塊的哈希包含在每個(gè)單鏈的區(qū)塊頭中。在 TERA 區(qū)塊鏈中，為了達(dá)到這些目的，前一個(gè)區(qū)塊的哈希值是基于 8 個(gè)區(qū)塊鏈中每個(gè)的前幾個(gè)區(qū)塊計(jì)算出來的。在這個(gè)階段，我們將 8 條鏈的邏輯綁定成一條。

幾個(gè)塊并行處理，處理順序取決于當(dāng)前時(shí)間（當(dāng)前塊）：

區(qū)塊上傳以及上傳到網(wǎng)絡(luò)

時(shí)間點(diǎn)：

1. 新（當(dāng)前）區(qū)塊，從 MemPool 加載交易，計(jì)時(shí)器激活

2. 同步單元（分布式單元）的開始

3. 同步結(jié)束

4. 將數(shù)據(jù)塊與前面的區(qū)塊捆綁在一起，POW 運(yùn)算

5. 最大 PoW 網(wǎng)絡(luò)搜索開始

6. 最大工作量證明搜索結(jié)束

7. 檢查該單位的有效性，考慮到由于下載新的區(qū)塊鏈與大的完整的工作量證明而可能改變的之前區(qū)塊。

從圖中您可以看到，該區(qū)塊引用前面的區(qū)塊，但是增量為 8 個(gè)區(qū)塊。一旦確定有效并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，來自第 8 個(gè)節(jié)點(diǎn)的塊就會(huì)參與到其他節(jié)點(diǎn)的卸載中（類似地，它們也可以從其他節(jié)點(diǎn)加載）。

這是在 TERA 區(qū)塊瀏覽器頁面中的區(qū)塊：

數(shù)據(jù)傳輸與驗(yàn)證分離

網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相等。節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是無限制的。節(jié)點(diǎn)之間的通信通過組織單個(gè)數(shù)據(jù)鏈來實(shí)現(xiàn)，其中的信息以命令（交易）的形式記錄下來。通常這樣的鏈稱為區(qū)塊鏈，但是在這個(gè)平臺(tái)中，它的應(yīng)用程序被擴(kuò)展。傳統(tǒng)區(qū)塊鏈中，交易被寫到區(qū)塊中。在這種情況下，不允許寫入交易塊，這是無效的（例如，數(shù)字簽名不正確、賬戶資金不足、雙花等）。在 TERA 平臺(tái)中，區(qū)塊鏈作為一種傳輸工具，可以將任意的信息寫入?yún)^(qū)塊中（以后我們稱之為交易）。對信息正確性的解釋取決于更高層次的應(yīng)用。區(qū)塊鏈有一個(gè)共識機(jī)制來確定哪個(gè)數(shù)據(jù)鏈為真，但是這個(gè)共識不會(huì)解釋區(qū)塊內(nèi)交易的規(guī)則。區(qū)塊數(shù)據(jù)是一個(gè)黑匣子——所有操作都是用一組字節(jié)執(zhí)行的。PoW 算法用于抵御 DDOS 攻擊。交易的長度越長，PoW 的值就必須越大。在將交易發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)之前，客戶端計(jì)算 PoW 值。

數(shù)據(jù)河

TERA 平臺(tái)可以抽象地表示為一個(gè)水道，它保證了集裝箱船舶通過的連續(xù)性和數(shù)理順序。航道不對船舶和貨物負(fù)責(zé)管轄。船舶的效用包括港口、漁場、倉庫等，它們?yōu)榇把b載提供有用的工作。

它是如何使用的？

假設(shè)你需要把貨物送到 B 港，而 A 港已經(jīng)把貨物裝進(jìn)集裝箱并送到了港口。在B 港，檢查所有的集裝箱是否有正確的內(nèi)容，當(dāng)你找到貨物時(shí)就去提貨。該通道僅用 8 秒就能將船只運(yùn)送到目的地的所有港口。

這里的一個(gè)重要方面是數(shù)理順序。區(qū)塊鏈的目的是確保每個(gè)設(shè)備有一個(gè)區(qū)塊的單一順序和組成。如果提供了這種方法，那么讀取它們的程序?qū)⒃谑澜缟纤械挠?jì)算機(jī)上生成相同的結(jié)果——所以數(shù)據(jù)是相同的。因此，即使這些區(qū)塊包含不正確的交易、雙花等等，用戶端的程序也會(huì)看到它并拒絕執(zhí)行。這稱為交易驗(yàn)證過程。為了加快整個(gè)系統(tǒng)的速度，我們將其從區(qū)塊傳輸過程中分離出來。因此，我們可以在另一個(gè)時(shí)間和另一個(gè)進(jìn)程中執(zhí)行驗(yàn)證，而不影響區(qū)塊鏈，由于大量檢查，我們可以更快地執(zhí)行驗(yàn)證——由于較少的數(shù)據(jù)庫訪問，我們可以對操作進(jìn)行分組并加快工作速度。

自定義區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫大小

對于在 1000 tps 時(shí)不可避免地會(huì)出現(xiàn)的大量數(shù)據(jù)，新用戶應(yīng)該能夠快速下載區(qū)塊鏈來驗(yàn)證它并開始使用它。因此，下載順序發(fā)生了變化——如果以前是從鏈的開頭下載的，現(xiàn)在將從鏈的末尾下載。

加載信息將取決于用戶的設(shè)置——取決于他為區(qū)塊鏈分配的磁盤內(nèi)存大小。根據(jù)大小的不同，下一個(gè)下載優(yōu)先級將是：

1. 賬戶圖表

2. 區(qū)塊頭

3. 區(qū)塊或者交易的內(nèi)容

它將怎樣工作：

1. 對于超輕量級客戶端：只加載頭文件的一部分和發(fā)票表的一部分。

2. 對于普通用戶：整個(gè)帳戶和標(biāo)題表，以及部分塊的內(nèi)容

3. 對于全節(jié)點(diǎn)客戶端-所有數(shù)據(jù)（如現(xiàn)在所做的）

例子：

用戶為磁盤上的區(qū)塊鏈分配空間，例如 12GB。這個(gè)磁盤空間會(huì)被分為三個(gè)部分：

?常規(guī)區(qū)塊結(jié)構(gòu)（從末尾開始），例如 5GB

?其他不包含在常規(guī)結(jié)構(gòu)中但需要存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)上的區(qū)塊（由 DHT 原則決定，即，節(jié)點(diǎn)地址的相似度），例如 5GB

?最后一個(gè)常用的區(qū)塊，例如 2 GB

安全

雙花

TERA 區(qū)塊鏈?zhǔn)褂?PoW 共識機(jī)制。所有的交易都會(huì)按照一定順序安排執(zhí)行。

從賬戶中提現(xiàn)時(shí)，要核對必要的數(shù)量。在記錄時(shí)，計(jì)數(shù)器“OperationID”會(huì)遞增。每個(gè)后續(xù)的支付交易必須有下一個(gè)“OperationID”號來防止同一交易被多次花費(fèi)。

計(jì)算區(qū)塊確認(rèn)數(shù)

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，為了防止用戶雙花，至少需要等待 10 分鐘，有時(shí)甚至一小時(shí)。在 TERA 網(wǎng)絡(luò)中，每秒鐘都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊，但是如果你想要具有和比特幣網(wǎng)絡(luò)一樣的可靠性的話——你需要等待同樣的時(shí)間。你等待的時(shí)間與可靠性的程度相關(guān)。這不存在魔法;在任何 PoW 算法中，您都要用時(shí)間來換取一定的可靠性。在 TERA 中，我們做出了更靈活的選擇。您可以等待 8 秒、1 分鐘或 1 小時(shí)（例如，如果，轉(zhuǎn)移價(jià)值數(shù)百萬美元的資金）。

礦工經(jīng)濟(jì)激勵(lì)

礦工平臺(tái)為區(qū)塊執(zhí)行復(fù)雜的哈希計(jì)算，以保證區(qū)塊鏈的不變性。對找到的哈希塊的獎(jiǎng)勵(lì)為礦工提供了經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。這個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)的計(jì)算方法如下：剩余未分配貨幣余額的十億分之一（0.000000001）乘以全網(wǎng)算力對數(shù)的平方的百分之一。

最初，未分配的總額等于 10 億枚硬幣（tera 的總發(fā)行量），所以隨著時(shí)間的推移，獎(jiǎng)勵(lì)將下降，但這將由實(shí)際交易率上得到補(bǔ)償，以及反向補(bǔ)給由于支付交易的未分配代幣余額：

?10 TERA -為限制隊(duì)列之外的用戶創(chuàng)建一個(gè)新賬戶

?100 TERA-創(chuàng)建一個(gè)智能合約/DApp

?10000 TERA -創(chuàng)建智能通證（即發(fā)行代幣）

付款進(jìn)入賬戶 0（即回到未分配的挖礦余額）。通過 DAO 投票機(jī)制，交易費(fèi)率將繼續(xù)發(fā)生變化。

抵御 DDOS 攻擊

每個(gè)區(qū)塊的大小限制為 130kb;平均交易大小為 130 字節(jié)，因此平均每個(gè)區(qū)塊可以承載 1000 個(gè)交易。每個(gè)交易必須有一個(gè)工作量證明字段，它記錄哈希計(jì)算所做的工作。此字段用于確定該交易是否包含在該區(qū)塊中。它必須至少有一個(gè)確定的值，并且必須足以與其他交易競爭。只有前（大約）1000 個(gè)工作量證明值最高的交易包含在區(qū)塊中。

計(jì)算：

區(qū)塊鏈的大容量，以及在發(fā)送的每個(gè)交易中強(qiáng)制執(zhí)行 PoW 的要求，使您可以有效地組織 DDOS 防御，但有以下限制：

?攻擊者的處理能力為普通用戶的 1000 倍以內(nèi)。

?平均網(wǎng)絡(luò)負(fù)載為 50%，即每秒 500 個(gè)交易。

在這種情況下，攻擊者每秒可以發(fā)送 1000 個(gè)交易。當(dāng)您第一次在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送時(shí)，將有 1000 個(gè)交易，并攻擊 500 個(gè)常規(guī)用戶，只有 1500 個(gè)交易。區(qū)塊鏈只接受1000 個(gè)交易，因此將舍棄 500 個(gè)交易（普通用戶和攻擊者將各自丟失三分之一的交易）。但與此同時(shí)，PoW 交易的平均算力將會(huì)增加，因此，在下一個(gè)塊中，普通用戶將花費(fèi)更多的計(jì)算時(shí)間來發(fā)送交易（即兩倍的時(shí)間）。與此同時(shí)，攻擊者將無法增加 PoW 交易計(jì)算的能力，因?yàn)樗畛豕ぷ髟谌萘康臉O限（100%）。因此，一個(gè)普通用戶的 PoW 交易的平均算力將增加一倍，并且在普通交易之間的區(qū)塊中所占的比例也將增加一倍。攻擊者的攻擊將會(huì) 500 筆 500 筆的出現(xiàn)。也就是說，所有用戶交易都將被接受。

從這些參數(shù)可以看出，區(qū)塊鏈的工作負(fù)載越小，應(yīng)用 DDOS 攻擊就越困難。一旦區(qū)塊鏈的平均負(fù)載超過 50%，我們就會(huì)增加交易的上限閾值。目前，每個(gè)礦工的節(jié)點(diǎn)實(shí)際上只使用一個(gè)線程支持交易處理?？紤]到目前多核處理器是標(biāo)準(zhǔn)的，因此將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的交易處理性能相乘并不困難。

實(shí)踐角度

規(guī)范

共識機(jī)制：POW

算法：TERAhash （sha3 +優(yōu)化 RAM hashing）

總供應(yīng)量：10 億

區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)： 剩余未分配代幣余額的十億分之一（0.000000001）乘以全網(wǎng)算力對數(shù)的平方的百分之一

區(qū)塊大?。?30KB

預(yù)挖： 5%

發(fā)展基金：1%挖礦所得

區(qū)塊生成時(shí)間：1 秒

區(qū)塊確認(rèn)時(shí)間：8 秒

速度：每秒 1000 個(gè)交易

礦工費(fèi)：免費(fèi)

密碼學(xué)應(yīng)用：sha3 secp256k1

防止 DDoS： PoW（哈希運(yùn)算）

平臺(tái)：node 。 js

處理器線程的組成

TERA 中區(qū)塊鏈的一個(gè)重要特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)運(yùn)行。該網(wǎng)絡(luò)是通過創(chuàng)建一個(gè)具有動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)支持的多維網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而形成。每秒鐘進(jìn)行一次交換。節(jié)點(diǎn)必須不斷地與其鄰居交換關(guān)于新區(qū)塊的信息（此任務(wù)稱為傳輸）。即使節(jié)點(diǎn)處于區(qū)塊鏈加載模式（即不同步），也應(yīng)該執(zhí)行這種交換。

當(dāng)您啟動(dòng)一個(gè)全節(jié)點(diǎn)時(shí)，將創(chuàng)建以下進(jìn)程（節(jié)點(diǎn)）：

1. MAIN -程序的主線程+傳輸。向數(shù)據(jù)庫寫入新塊。不同步時(shí)加載歷史。

2. 靜態(tài)——向其他節(jié)點(diǎn)（頭、區(qū)塊、狀態(tài)）提供靜態(tài)信息

3. TX-執(zhí)行交易（更改狀態(tài)表）。

4. Web-通過 HTTP 檢索 WEB 數(shù)據(jù)，以便與 WEB 完全集成

5. POW-挖礦進(jìn)程。哈希運(yùn)算使得內(nèi)存占用提升并且快速搜索給定匹配。