互联网技术 · 2024年2月8日

ECOC公有链计算集成系统:基于POS机制的”轻链”底层算法

去中心化应用

ECOC 合约机制使得任何一个人能够在一个虚拟机上建立通 过全网共识来运行命令行应用(从根本上来说是),它能够更改 一个全网可访问的状态作为它的“硬盘”。然而,对于多数人来 说,用作交易发送机制的命令行接口缺乏足够的用户友好使得去 中心化成为吸引力的替代方案。最后,一个完整的“去中心化应 用”应该包括底层的商业逻辑组件和上层的图形用户接口组件。 客户端被设计成一个网络浏览器,但包括对吐絮应用户接口组 件,客户端设计成一个网络浏览器,单包括对“ECOC”javascriptAPI 对象的支持,可备客户端里看到的特定的网页用来与 ECOC 区块链交互。从“传统”网页的角度来看,这些网页完全静态的内容, 因为区块链和其他的去中心化协议将完全代替服务器来处理用 户发起的请求。最后,去中心化协议游戏王自己利用莫种方式。

ECOC“轻链”一个基于POS机制底层算法的公有链计算集成系统

UTXO模型

在未花费交易输出(UTXO)模型中,交易使用未花费的比特 币作为输入,此时输入的 UTXO 就会作废,而输出是另一个 UTXO, 比特币数量上变化的结果会返还到发送者 [1]。一定数 量 的比特币在不同私钥持有人之间进行转移,新的未花费交易输出 在交易中花费,并记录在 区块上。在比特币交易中,UTXO 可用 交易接收方公钥地址生成的秘钥进行解锁。需要说 明的是,矿 工在 coinbase 交易中生成比特币,这个过程中并没有包含任何 输入。同时,比 特币利用脚本语言只能进行有限的操作 7 ,并 以堆栈(分为主堆栈和 Alt 堆栈)的形式进行 数据处理,并遵 循“后进先出”(LIFO)原则。 开发者在比特币客户端定义了五 种交易标准,分别为:P2PKH(Pay to Public Key Hash)、 P2PK (Pay to Public Key)、多重签名(少于 15 个私钥签名)、P2SH (Pay to Script Hash) 和 OP_RETURN。利用这五种交易标准,比 特币客户端可以满足复杂的支付逻辑。除此之 外,如果矿工同 意对非标准交易进行封装,比特币客户端也可创建并执行一个非 标准的脚 本。 举例来说,使用 P2PKH 交易方式,我们假设用 户向虚拟比特币地址 Bread Address 支付了 0.01 比特币购买面 包。该交易的输出为: OP_DUP OP_HASH160 OP_EQUAL OP_CHECKSIG OP_DUP 复制 堆栈顶层数据;OP_HASH160 返回比特币地址并存入栈顶。除了 比特币地 址,还需要数字签名和数字秘钥才能拥有比特币所有 权。若栈顶数据一致,则 OP_EQUAL 返回真值(1),否则返回 非真值(0)。OP_CHECKSIG 生成公钥和签名,并校验交易哈希 值。若一致,则返回真值。 锁定脚本相对应的解锁脚本为: 将 上述两个脚本相结合: OP_DUP OP_HASH160 OP_EQUAL OP_CHECKSIG 只有当解锁脚本和锁定脚本满足预先设定的条件 时,执行结合脚本的输出为真。当 Bread Signature 签名与 Bread 03:UTXO 方案Address 私钥相匹配,则返回真值。 但比特币脚本语言并不是图 灵完备的,无法实现循环功能。这极大地制约了交易执行量和交 易复杂度。此外,比特币脚本语言作为编程语言并没有被广泛使 用。当然,这些限制也降低 了诸如无限循环在内的复杂支付逻 辑安全漏洞的风险。 当然 UTXO 模型也有诸多优势:任何人可 以通过比特币公共账本对每一笔交易历史进行查 询;UTXO 有良 好的可拓展性,能够同时处理多个地址发起的交易请求。此外, UTXO 模 型也提供了隐私保护,用户可以使用变更地址作为 UTXO 输出。但 UTXO 并不提供状态 

ECOC“轻链”一个基于POS机制底层算法的公有链计算集成系统

信息,因此 ECOC 的目标是 在 UTXO 模型的基础上加入全新设计,提供全新的智能 合约平 台。 与 UTXO 模型不同,以太坊使用了账户(Account)模型。 具体来说,ECOC 通过账户状态的改变进行价值和信息的交换与 传输,并通过长度为 20 字节的随机数作为指针以确保交 易处 理的唯一性。用于支付交易费用、供内部使用的加密货币称为以 太坊。合约代码是可选 的,而账号的存储默认为空。 以太坊账 户有两种类型,一种由外部私钥控制的外部账户,另一种由合约 代码控制的合约账 户。外部账户用于信息传输的创建、交易签 名。合约账户用于收到内部存储读写操作信息后 创建合约或发 送其他信息。 以太坊中的账户余额管理与日常生活中的银行账 户管理相类似。每一个新产生的区块都有可能影响其他账户的全 局状态。每个账户都有各自的余额、存储和代码空间用于调用其 他账户或地址,并存储相应的代码执行结果。现有的 ECOC 账户 系统中,用户通过客户端远程调 用合约账号进行 P2P 交易。尽 管通过智能合约向多个账户发送信息是可以实现的,但具体 交 易信息只有参与交易的账户可见,无法在 ECOC 公共账簿上进行 追踪仍无法实现。 综上所述,我们认为 ECOC 在扩展性方面的瓶 颈使比特币 UTXO 模型拥有更多的优势。 UTXO 模型与 ECOC 提供的平台一致性更相关,因此 ECOC 决定使用 UTXO 模型作为 交易模型的基础。

ECOC“轻链”一个基于POS机制底层算法的公有链计算集成系统

TPS解决方案

ECOC 以字节为单位计算平均事物大小,首先我们将计算所有需 要的跳数节点获取数据,因为连接数是固定的,C 和因为具有数 据(块)的每隔节点想起他节点广播它连接后,流程遵循“雪球” 效应。这在数学上是一个几何级数:

其中 h-1 希望之后通知的节点数。在这里,我们假设 a0 = 1,因 为 a0 是形成(获胜)块的节点,并且是准备开始广播。 h 跳后 的总通知节点 n 将是:

并且很容易理解为什么。节点应该有足够的时间来“获取”(下 载)块数据。因此,虽然某些节点可以容忍它来自先前块的数据 在创建新数据时,这是不安全的长期的;总传播时间应低于平均创 建时间一个街区的时间。结合(3)和(4)我们得到

Equality(5)清楚地显示了网络必须的最低带宽 bmin 必须以字节 为单位维持大小为 s 的块大小。值得注意的还有数据的传播很容 易扩展,因为存在对数关系在网络 n 的节点数和连接数之间 C。换句话说,跳数 h(n)是 O(log n)。原因在于此 效率是指传播是基于八卦协议[1]。比特币和 Ecochain 遵循八卦协 议(默认)连接数 c = 8.在 src / net.h 文件的代码中可以很容易地 看到:从上面我们得出结论,对于 Ecochain c = 8.作为旁注,我们 必须强调任何节点都可以自由更改出站号码关系;也就是说,c 不 是共识协议的参数。只是将上面的代码行从 8 更改为任何数字是 可以接受的网络,因为它不是真的可以检测到。例如,节点可能 具有高上传带宽也可能想要帮助网络,所以选择设置 c 或者节点 是自私的或恶意的,并将 c 设置为零,而不是广播 任何东西。简而言之,改变 c 是一个简单的软叉。我们可以安全 地假设这里绝大多数节点都不会改变 c,因为它们没有鼓励这样 做。如果 c 的默认值设置为大于 8 的值没有必要带来更快的传播 时间;有限制数据库提交时的磁盘写入时间和由于的 CPU 延迟 4 当交易数量很大时所需的验证时间。所以 Ecochain 保持 c = 8,正 如我们已经提到的那样,不限制节点;每个节点都可以很容易地改 变它。让我们看一个数字的例子:对于最大块大小 s = 4M 字节, 块时间 bt = 32sec,节点数 n = 4,000,连接数 c = 8 来自 equeation (5)的最小网络速度(带宽)应该是《技术数据参考链接http://t.cn/AipAAlby》

图灵完备

需要强调的是以太坊虚拟机是图灵完备的; 这意味着 EVM 代码可以实现任何可以想象的计算,包括无限循环。EVM 代码有 两种方式实现循环。首先, JUMP 指令可以让程序跳回至代码前 面某处,还有允许如 while x < 27: x = x * 2 一样的条件 语句的 JUMPI 指令实现条件跳转。其次,合约可以调用其它合约, 有通过递归实现循环的潜力。这很自然地导致了一个问题:恶意 用户能够通过迫使矿工和全节点进入无限循环而不得不关机 吗? 这问题出现是因为计算机科学中一个叫停机问题的问题: 一般意义上没有办法知道,一个给定的程序是否能在有限的时间 内结束运行。 正如在状态转换章节所述,我们的方案通过为每一个交易设定运 行执行的最大计算步数来解决问题,如果超过则计算被恢复原状 但依然要支付费用。消息以同样的方式工作。为显示这一方案背 后的动机,请考虑下面的例子: 一个攻击者创建了一个运行无限循环的合约,然后发送了 一个激活循环的交易给矿工,矿工将处理交易,运行无限 循环直到瓦斯耗尽。即使瓦斯耗尽交易半途停止,交易依 然正确(回到原处)并且矿工依然从攻击者哪里挣到了每 一步计算的费用。 一个攻击者创建一个非常长的无限循环意图迫使矿工长 时间内一直计算致使在计算结束前若干区块已经产生于 是矿工无法收录交易以赚取费 用。然而,攻击者需要发 布一个 STARTGAS 值以限制可执行步数,因而矿工将提前 知道计算将耗费过多的步数。 一个攻击者看到一个包含诸如 send(A,self.storage); self.storage = 0 格式的合约然后发送带有只够执行第一 06:图灵完备步的费用的而不够执行第二步的交易(即提现但不减少账 户余额)。合约作者无需担心防卫类似攻击,因为如果执 行中途停止则所有变更都被回复。 一个金融合约靠提取九个专用数据发布器的中值来工作 以最小化风险,一个攻击者接管了其中一个数据提供器, 然后把这个按 DAO 章节所述的可变地址调用机制设计成可 更改的数据提供器转为运行一个无限循环,以求尝试逼迫 任何从此金融合约索要资金的尝试都会因瓦斯耗尽而中 止。然而,该金融合约可以在消息里设置瓦斯限制以防范 此类

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