区块链架构中的两大核心模块

如《区块链的本质 – 纳什均衡下的共识系统》一文中所述,本文将探讨如何利用区块链思想进行落地案例的架构设计,选择“法定数字货币”这个场景进行讨论。

简单而言,区块链是一个多方参与的“共识系统”,它包含两大核心模块:

1) 基本数据单元

基本数据单元指的是包含在区块中的基本属性信息。例如法定数字货币的唯一识别号(类似于纸币的冠字号码),面额、发行日期、发行者、使用范围和权限、数字防伪水印等。同时,还可以借鉴UTXO模型对数字货币的所有者和历史流通信息进行记录

2) 数据流转链条

在法定数字货币的基本属性(基本数据单元)被界定之后,数据要在各个参与方之间流转,形成数据链条,即数字货币创建之后的流通过程。这个过程中需要实现三个主要功能

a. 保障数据通信

b. 兼容传统加密手段

以上区块链架构中的“基本数据单元”模块以及数据流转链条模块中“保障数据通信”“兼容传统加密手段”的功能可由目前成熟的IT技术来实现,在此不再进行进一步的讨论。

c. 具有迅速自动举报虚假信息和制裁恶意行为的共识裁判机制

“共识裁判机制”是法定数字货货币要满足“开放”和“安全”两大目标的一个重要前提。例如在开放的应用场景中,当有人使用假币时,应设计一种机制使得交易对手能够识别异常并将具有争议的交易信息提交给网络中的其它参与方,经过其它参与方的校验和反馈之后,虚假的交易信息将会被覆盖并回退至交易开始前的状态,而“作恶者”将受到系统的制裁。

重要的是,这样的机制对于所有交易都会被自动执行,当数据进行流转时,会有一个程序脚本(函数)内嵌于数据单元中被强制执行,它会自动提交交易信息给其它参与方(具体数量由统计模型中的置信度决定)进行校验,校验通过时交易则会被全体参与者所接受作为基于共识下的全局账本(数据链条)的下一条可信记录;而校验失败时该交易会被从网络中丢弃,不能接入数据链条并自动惩罚进行虚假交易的参与者,使它所承受的损失超过进行虚假交易所可能获得的利益,同时对进行举报和校验的其它参与者进行奖励

反之,在一条虚假交易被部分参与者所接受并最终被全局中更多的参与者识别并覆盖时,参与流转虚假交易数据的关联方都将受到系统的制裁。本质上讲,这是一种通过惩罚激励机制达到的整体性纳什均衡,以保证系统全局的安全性。它不会消灭“作恶”的风险,而是产生一种共识裁判机制,让虚假交易只能诞生和发展于局部,但绝不能突破全局。

要设计和实现这样的共识机制,需要对以下三方面进行研发:

i. 数学模型

ii. 共识算法

iii. 程序代码

对于区块链而言,“纳什均衡”就是其数学模型,在此基础上进行算法设计和程序开发可以起到事半功倍的效果。

作者为德勤中国智慧未来学院总监 高挺

本文来自企鹅号 - 德勤智慧未来研究院媒体

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