區(qū)塊鏈3.0:去中心化環(huán)形區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
區(qū)塊鏈技術(shù)是信任的機器,它是以數(shù)學(xué)加密的方式在分布式網(wǎng)絡(luò)中尋求共識的記賬技術(shù)。區(qū)塊鏈技術(shù)從以比特幣為代表的第一代加密貨幣形態(tài),到第二代以太坊為代表的智能合約形態(tài),到第三代以超級賬本為代表的金融科技形態(tài)。已經(jīng)歷經(jīng)三種技術(shù)形態(tài)的發(fā)展。和集權(quán)式中央服務(wù)器不同,分布式的網(wǎng)絡(luò)存在著共識問題,而取得共識的過程當中就存在去中心化,安全性和可擴展性的不可能三角問題。追求安全與去中心化則無法達到可擴展性,追求可擴展性與安全則無法實現(xiàn)去中心化,追求可擴展性與去中心化則需要犧牲安全。如下圖所示。

其實,這種不可能三角的關(guān)系是普遍存在于社會生活各個方面,人們從不同的角度總是能找到類似的不可能三角(Imporssilbe Triangle).從離散數(shù)學(xué)的角度上,這種不可能三角就是著名的CAP原理。CAP原理的名字是取自Consistency(一致性)、Availability(可用性)、Partition(分區(qū)容忍性)三者的首個字母單詞。簡單來說一個分布式系統(tǒng)最多只能滿足一致性、可用性和分區(qū)容錯性中的兩個。從社會學(xué)的角度來看,存在著民主,效率,安全的權(quán)衡取舍。從法律的角度來看,存在著立法,執(zhí)法,司法的沖突與共存。
人們總是不斷的追求著真誠,善良,美好的事物,討厭虛偽,邪惡,丑陋的事物。由于區(qū)塊鏈存在著魔咒一樣的不可能三角,所以有些人把缺乏去中心化的區(qū)塊鏈(如超級賬本)稱為偽區(qū)塊鏈,把缺乏可擴展性的區(qū)塊鏈(如比特幣)稱為丑區(qū)塊鏈,把缺乏全球性的區(qū)塊鏈(如比特雪球)稱為惡區(qū)塊鏈。那么我們能否找到一種破除不可能三角魔咒的解決方案,找到一種真善美的區(qū)塊鏈技術(shù)嗎?能!我們已經(jīng)找到了方案,這種方案就是區(qū)塊環(huán)鏈。
1、區(qū)塊環(huán)鏈的核心:數(shù)字資產(chǎn)
數(shù)字資產(chǎn)是實物資產(chǎn)在信用網(wǎng)絡(luò)世界的唯一鏡像,它是由所有權(quán)和價格構(gòu)成的信用單位。數(shù)字資產(chǎn)是信用網(wǎng)絡(luò)流通的基本單位,如同物質(zhì)世界的原子一樣,原子是由原子核和電子構(gòu)成,原子核帶正電,電子帶負電,由于正負電的相互吸引關(guān)系,所以形成了一個N個電子圍繞著一個原子核運行的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。如下圖所示:

數(shù)字資產(chǎn)構(gòu)成圖
哈希指針不但可以反映數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的位置,還可以通過哈希函數(shù)的加密以確保數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不可篡改。因而它真實的反映數(shù)字資產(chǎn)的實時狀態(tài)。這種實時狀態(tài)是就是價格和所有權(quán)的資產(chǎn)對(資產(chǎn)和負債對應(yīng)關(guān)系)。如上圖所示,紅實線指針就是一個哈希指針,他反映了數(shù)字資產(chǎn)在某個時間點上的所有權(quán)歸屬和價格。所有權(quán)由密鑰對的私鑰簽名所體現(xiàn)。而價格則由交易雙方報出并由系統(tǒng)自動撮合。
在資產(chǎn)環(huán)中,不管資產(chǎn)的所有權(quán)和價格如何變動,所有權(quán)的值永遠等于價格值?;蛘哒f,資產(chǎn)環(huán)是由哈希指針確定的實時零值資債對。從會計學(xué)的角度來看,數(shù)字資產(chǎn)屬于資產(chǎn)類,增加記入借方,減少記入貸方。而價格而表示交易對手為了取得資產(chǎn)所付全款。因為系統(tǒng)已收到交易對手的全部購貨款,但當時并沒有發(fā)貨,所以只能是預(yù)付款。在會計學(xué)中,預(yù)收款屬于負債,增加記入貸方,減少記入借方。所以說,哈希指針所確定的是一種資產(chǎn)等于負債的零值資債對。而虛線指針則表上較早時間的上一次交易的價格和所有權(quán)的資債對。而數(shù)字資產(chǎn)的運行過程也就是通過不斷交易而改變所有權(quán)和價格資債對,這是一種不可逆的的可程,并具有唯一性。
2.交易輸入:三叉樹
區(qū)塊鏈是單鏈輸入和單鏈輸出的一種鏈式交易結(jié)構(gòu),而區(qū)塊環(huán)鏈是三叉樹輸入和單鏈輸出的分層環(huán)繞交易鏈。三角型是世界上最穩(wěn)定的幾何結(jié)構(gòu),三叉樹交易結(jié)構(gòu)具備高并發(fā),容量大,重量輕,可無限擴展和零交易費用的特點。
我們通過電子計算機把文字信息通過一定的編碼方法轉(zhuǎn)化成光電信號,并通過二進制的光電信息的交互運算,得到結(jié)果后通過輸出設(shè)備(如顯示器)還原成文字信息。信用網(wǎng)絡(luò)中的資產(chǎn)交易也是現(xiàn)實交易的數(shù)字化映射,它最終還是會通過輸出機制轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實交易。否則就只是一種虛擬游戲沒有任意義?,F(xiàn)實交易中,在我們做出一個購買決策之前,我們會一般會考慮資產(chǎn)的三個因素,所有權(quán),價格,來源。所有權(quán)能確保我們付款之后可以擁有產(chǎn)品的所有功能。是一個功能性因素。價格確保我們的成本是合理并可以接受的,是經(jīng)濟性因素。來源能確保此交易是可靠的,是得到所有人認可的,它是一個安全性因素。只有所有權(quán),價格,及來源都得到購買者的確認之后,我們才能做出理性的交易行為。在信用網(wǎng)絡(luò)中,為了實現(xiàn)可靠的交易,我們也需要在交易前確認所有權(quán),來源,和價格這三個因素。我們稱之為交易輸入三叉樹結(jié)構(gòu)。并通過三叉樹結(jié)構(gòu)最終形成一個穩(wěn)定可靠的區(qū)塊環(huán)鏈。三叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖所示:

三叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖
- 左鏈就是確認所有權(quán)的交易鏈,所有權(quán)是資產(chǎn)的功能性因素,所有權(quán)是由資產(chǎn)功能衍生的,所以也叫母鏈。母鏈的確認就是對資產(chǎn)的創(chuàng)世交易進行確認,確認資產(chǎn)存在的真實性,合法性,可靠性,唯一性。
- 右鏈就是確認價格的交易鏈。價格是我們?yōu)榱巳〉觅Y產(chǎn)所有權(quán),在競爭性網(wǎng)絡(luò)中所付出的代價。是母鏈的對立面,所以叫父鏈。父鏈的確認就是對資產(chǎn)的上一個交易進行確認,確認上個一個交易的買家確實擁有資產(chǎn)的所有權(quán),實質(zhì)就是用公鑰對上一個交易的私鑰進行驗證。
- 中鏈就是區(qū)塊鏈,或家族鏈。就是確認上一個交易所在區(qū)塊。在分布式網(wǎng)絡(luò)中,為了取得共識,我們一般會把某一時間點所產(chǎn)生的所有交易打包到一個區(qū)塊當中,并致力于得到全網(wǎng)的確認以取得共識。中鏈的主要作用在于確認上一筆交易所在的區(qū)塊的唯一正確性。這會要求確認節(jié)點做出一定量的工作證明(POW),我們稱之為微挖礦。
3. 從微交易所到世界狀態(tài)
以三叉樹為基礎(chǔ),以資產(chǎn)交易環(huán)為驅(qū)動的區(qū)塊鏈,我們可以用下圖來表示。

區(qū)塊環(huán)鏈架構(gòu)圖
雖然區(qū)塊環(huán)鏈當中也采用POW的共識機制,微挖礦可以把礦池集團控制的集中式挖礦變成分布式的挖礦。不但從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了去中心化,而且在共識機制上實現(xiàn)了分權(quán)化。是真正的去中心化網(wǎng)絡(luò)。但是這個挖礦的難度是很小的。對交易的速度的影響微乎其微。并且交易本身的信息是儲存在資產(chǎn)環(huán)中,而區(qū)塊當中只是儲存著表示交易序列的哈希值,相當于只是儲存著打開資產(chǎn)環(huán)的鑰匙,而不是儲存資產(chǎn)的盒子。這種輕量結(jié)構(gòu)能提供和VISA相當?shù)慕灰姿俣取?/p>
所以說區(qū)塊環(huán)鏈具有無限的可擴展性。因為區(qū)塊鏈中只是儲存在打開資債對的鑰匙,通過鑰匙我們可以知道資產(chǎn)的數(shù)值和負債的數(shù)值,這兩個數(shù)值相同,但方向相反。這鑰匙本身對于區(qū)塊鏈來說是沒有任何價值的。資產(chǎn)的進入,退出,或者是被攻擊,對上一層的區(qū)塊鏈不產(chǎn)生實質(zhì)性的影響。在資產(chǎn)環(huán)鏈中,工作區(qū)域只能是資產(chǎn)環(huán),而區(qū)塊鏈只是資產(chǎn)環(huán)的狀態(tài)列表。可以說,在極端情況下,即使區(qū)塊鏈所包含的資產(chǎn)環(huán)99%出現(xiàn)了故障,余余的1%仍然可以保持正確的工作狀態(tài)。這就可以完全解決安全性問題。
同時,這樣區(qū)塊環(huán)鏈是分層分級的。它最終形成一個有向無環(huán)圖分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?;谙嗤a(chǎn)品或地域的交易群我們稱之為微交易所。相關(guān)聯(lián)微交易所組成的集群自發(fā)組成行業(yè)交易聯(lián)盟,或地區(qū)聯(lián)盟,一層一層的向上擴展,并最終構(gòu)成一個世界狀態(tài)。