DAG区块链的创新点

DAG区块链结构非常适合高并发且小数据交易的IoT场景,下面以IOTA为例介绍其创新点。

(1)共识机制创新

区块链共识具有非常严格的机制。在区块链中要添加一个新的区块,需要进行多方竞争以获取区块的奖励或交易手续费,而且在区块链中共识和交易生成是分开的,仅由网络上的一小部分人完成。正因如此,通常设置更高的阈值(如比特币),这将导致进一步的中心化。

在IOTA系统中,不再有区块的概念,网络共识的最小单位就是交易,网络中每个参与者都可以直接确定主交易和分值交易,且间接在子Tangle中定位其他交易。通过这种方式,验证就能同步进行,网络能够保持完全去中心化,不需要矿工传递信任,也不需要支付交易手续费。

(2)抗量子

IOTA能够实现量子安全,是因为采用了Winternitz One-Time Signature(W-0TS)后量子签名算法。量子签名是基于量子一次一密和量子密钥分配协议,利用哈希函数(Hash)对经典消息取摘要,将任意位的经典消息编码为确定位数的量子信息。在对位数较多的经典消息签名时,大大减少了运算量,有利于物联网设备使用。有了量子签名算法,就可以防止量子计算机攻击——量子计算机的运算能力是普通矿机的170亿倍。也就是说,现行的比特币工作量证明机制必须得想办法避免被量子计算机攻击,否则未来比特币就面临被攻击的风险。W-0TS算法的本质就是“一次性”,当签过一次名后就不能重复使用,需要重新更换新地址。但是W-0TS也存在一个明显的缺点,就是签名长度特别差,这也是抗量子签名普遍的缺点。IOTA的单笔交易编码后有2673trytes(大约为281.96bytes),但签名占了81%(2187trytes)。对于物联网设备来说,这可能是一个很大的挑战。然而,世界第一批量子计算机其实大概要到2023年才会问世,所以Tangle这个特色只能防患于未然,对于目前来说还没什么真正用途。

(3)三元逻辑

二进制是计算技术中广泛采用的一种数制,二进制数据是用0和1两个数码来表示。而在IOTA网络中却采用了三进制(Trit),三进制数据是用-1、0和1三个数码来表示。Trit类似于计算技术中的bit(位),

而Tryte类似于byte(字节),ltryte=3trit。在IOTA的发展路线中我们了解到,IOTA“Curl哈希函数”的硬件部署了哈希计算器。Cur1就是一种三进制算法,它是由SHA-3标准的单向散列函数算法的发明者Keccak设计的。IOTA采用Curl哈希函数,而不是椭圆曲线密码学(ECC)。Curl哈希函数不仅仅在速度上胜过了ECC,还能大大简化整个协议(签名和验证)。三元逻辑的好处是在某些情况下性能表现更优,不足的地方是很不容易找到三元逻辑的处理器。IOTA团队正在研发IoT异步三态处理器JM,因为三进制架构的电路功耗低,适合集成到IoT设备中。

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