INT:一种通过经济驱动改良互联网设备互联的解决方案

20184月发布的INT白皮书2.0版本

INT白皮书语言技术性较高,只有读者对当中的技术性内容理解了,才能明白INT所提供的物联网解决方案的意义。因此,我认为将其内容进行拆解是个不错的方法,如此一来读者就不用花费很长时间来研究每个部分的含义。本文顺序与白皮书不同,但对我而言这样的重新排序是最合理的。

区块链技术已经在金融等领域证明了其价值,其实它还有一个更合适的领域——物联网。目前,物联网的发展还有许多问题。

目前的其他项目在物联网领域让区块链真正落地的过程中依然存在一些不足之处。具体来说,软件的生成并未考虑到硬件,它是由硬件驱动制造商向软件设计来保持一致而达到融合。INT采用了根据软件来设计硬件的方法,将现有设备和物联网生态系统的方向作为定义网络的基础,同时融合未来物联网生态系统的需求。

为了真正在物联网领域取得成功,INT明白必须为以下问题建立一些解决方案。

1.在设备硬件,通信协议,数据共享和存储等领域缺乏标准。如果没有标准语言和标准数据存储,就不会存在相互交流或传输数据。如果数据存储在制造商服务器上,那也会变成中心化。

2.在物联网设备如何与网络交互的问题上,效率低下。在当前的物联网设备中,链接和认证通过是云系统完成的。该框架速度慢,资源密集,无法满足未来物联网设备的需求。

3.该模型的数据云服务器、大型中心化信息处理服务器以及网络设备的成本都非常高。这可能需要数百亿设备来支持此模型,因此异常昂贵。

4.中心化的系统若出现任何安全问题的单点故障就会影响到整个网络的运行。

5.在中心化的系统中,隐私期望能够得到保护。而这些设备可能会透露所有人的私密信息,因此,这需要严格的隐私协议来保障。

在构建他们想要建立的物联网时,INT以此为主要依据,进一步具体地定义了能够实现上述目标的方案,并初步建立一个面向未来的物联网网络。

大量的设备将与网络相连,从灯泡到冰箱再到汽车,所有交易都在这个不断发展壮大的网络中自动进行,这样就创造了一个智能的、数据无缝传输的世界。无数的用途和应用能够被此网络支持;设备之间的数据能够和其他网络进行交互;网络的安全性必须实现去中心化,能够有效抵制网络破坏者;网络实现规模扩张。对于制造商和开发人员来说,最后的网络设备生产一定十分简单。

简而言之,网络的根基必须能够回答以下问题:

-1.可扩展性—如何进行全球性扩展?

-2.适用性—是否具有数据传输能力,快捷,经济,合约智能,同时保护隐私?

-3.互操作性—是否能和外部世界、其他区块链进行交流?

-4.共识性—是否能够支持可扩展性和适用性的时候得到共识?

-5.发展性—对于开发商来说,它是否能轻松更新设备,和网络互交?

在该结构中,功能和设备目前的发展面貌以及在未来可预见的样子,都是实现网络要求的基本点。除非与制造商合作共同实现标准化和需求化,再建立网络支撑,否则最终很难在物联网领域取得成功。

1.系统架构

INT将采用异构多链框架,此框架将主要的“众神”链作为锚点,然后把众多子链连接在一起并在它们之间传递信息[1]

每条子链都有特定功能,无论是特定的设备网络类型、无状态数据存储链、基于智能合约的子链、拥有快速免费交易功能的子链,还是拥有私密交易或一些其他特定用途的子链。这些都可以通过众神链相互沟通,创建一个子链网络,一个区块链的区块链。


1.INT网络结构

子链也可以以简单添加支撑节点的方式加入到网络中,而无需任何硬分叉或昂贵的网络升级。每个子链都有定义自己的需求和功能的能力,而不用受到整个网络的约束。这种子链方便添加,允许在最小网络负荷下进行无限扩展。

该异构多链框架允许其他网络轻松加入,无论是常见的例如比特币,以太坊,Zcash之类的区块链,类似数据服务器的其他网络,还是增加了中继节点或各种预测机制的更大网络。

由于这些子链与众神链并行运行,因此该网络中的问题(如交易拥堵)会被分离到该子链,而不会影响整个网络。

众神链本身功能很少。它主要存在于子链和链到链通信的块生成器和中继器中。

节点

网络中将存在三层节点,众神(主链)节点,超级节点(目前尚不清楚众神(元)节点和超级节点是否将在功能上组合)和下游子链节点,而每个子链节点只管理该子链上的交易验证。所有更大规模的验证,大规模共识和链与链通信将通过超级节点和众神节点的级别进行处理。[2]


2.INT链节点和交流结构

因此,网络中的每个超级节点将维护一个表,其中包含有关如何与每个规定子网交互的软件服务和规范,作为其下方硬件的抽象层使用。这将允许该子链的外部设备和节点与该子链内的设备或检修服务交互,而无需对每条链或设备类型进行编程。可以说,这是该子链内的设备翻译机。

该节点与节点间的交流可以是请求计算能力,网络或设备数据,在该链或其他服务器上执行交易或智能合约以换取支付行为。就像一个节点与节点之间的交易市场。

节点可以是具有高计算能力的传统服务器样式节点,或如Raspberry PiArduino等用于简单交易处理的STM32类型设备。主服务器节点可能会被用于雾计算或机器学习,以及验证交易和协调跨链交易。

共识

共识机制必须能处理各种各样交易类型所产生的巨大交易量,因此不可受制于与当前共识结构相同的失败点。

为了解决这个问题,INT将使用双层DPoS结构作为其新双链共识算法的核心。这使得区块生成器的计算量负荷从子链级别上的交易验证分离出来,并将数据传递给众神链用于区块建立。[3]这允许子链无需定时创建区块,从而实现自由流动的交易吞吐量。


3.INT链的操作结构

子链使用更轻更快的DPoS来收集和验证交易,随后将其传递到超级节点,然后在超级节点池中使用更严谨的DPoS进一步验证。一旦区块经过哈希处理,它就被添加到众神链中并被放在其所属位置。

区块生产池中的超级节点将由用户用表示信任的币投票进行大选。被选中来创建规定区块的超级节点将从池中随机选择,在工作完成时获得奖励。(尚待证实:正如在这些主/超级节点框架中那样,为了鼓励网络投票参与,投票的用户将获得与赌注金额成比例的部分节点奖励。这意味着对于持币和投票或维护节点的任何人来说,这将是区块奖励。目前的超级节点赌注的要求和奖励机制尚不清楚。)

从这里开始,超级节点将把交叉链交易传递给其他超级节点。通过这种设计,众神链将会成为一个区块链,其中的每个区块都属于其中某特定子链[4]。在区块内子链交易将不会混淆。每个区块领头都有一个标定子链所属的标识符号。这将允许子链的节点从众神链中快速提取交易历史,而无需存储整个区块链。这大大降低了作为节点所需的存储容量,因此为较小型的物联网设备放开了成为网络验证器的能力要求。

4.众神区块链架构

2.代币经济与资源货币化

代币经济

INT将是一个双层代币结构(如Neo),INT代币作为INT网络的一部分运行。 INT不会用于IoT网络协议,因为交易或运营协议需要有一个稳定的价值计量体系来评估规定功能的成本。因此,INT将使用与以太坊非常相似的GAS系统,该GAS系统为规定功能建立GAS成本计算模型,任何高于此水平的天然气都将作为云采矿的额外费用/奖励(用作优先交易费用)。这些功能将分为以下几类:

1.价格标签类—支付资源的市场价格

2.测量类—根据时间量,数据或其他一些测度付费

3.竞价类—按需求定价下为资源需求竞价

4.每次的成本—根据资源的最终用途支付

这将在这些部分中进一步细分,因为处理这些交易所涉及的智能合约将会很复杂。

工作报告

我们无法为现有设备添加功能,但我们可以构建一个支持和鼓励数据,设备和资源共享的网络。

考虑到共识结构没有普通验证器节点或者,物联网设备并不具备生成区块的能力,因此没有经济鼓励参与。为了鼓励数据共享和IoT设备节点参与网络,INT创立了与传统奖励记账分开的工资支付计算。通过这种工作报告结构,IoT设备可以通过向网络提供数据和功能来获得“工资”。

这将在特殊交易类型中完成,其中IoT设备将完成的工作的详细信息打包为一个定期报告,发送到众神节点。在特定时间段内,网络中的所有IoT设备报告已完成的工作。这将被输入到工资计算算法中,并基于对网络中的每个设备所做的工作输出支付。该算法将通过机器学习趋势的迭代优化来和数据伪造抗争。

3.智能合约

每条子链都能够设计子网的要求,从基础区块时间变量到更复杂的智能合约执行。采用一个图灵完备的基于虚拟机的智能合约系统(如以太坊)将是资源密集型的,并限制了该网络中IoT设备的可用性。因此,INT创建了自己的智能合约架构,称为INT合约。

基于众所周知的轻量级语言JavaScript,这些智能合约不是资源密集型,这允许了它们直接在IoT设备的操作系统上执行,从而使它们更适用于生态系统的实时需求。

此外,基于JavaScript,处理与这些智能合约相关的学习和开发成本将远低于自定义的语言。

4.隐私

为了保护用户隐私,它们将采用自己的行为私钥(BPK)算法,该算法基于零知识证明。这些允许你向验证者(节点)证明某些东西,而不告诉验证者你正在证明什么。这将允许你或节点共享数据或传递交易,而不会泄露你的身份或数据来源。BPK系统还将使用无监管学习,策略建模和群体行为分析,通过组合数据和请求,来更好地伪装用户,类似于Monero使用的环签名系统。

此行为私钥系统将提高整体的安全性,通过有效阻止其他恶意用户对某一特定用户、设备或设备组操控和密谋攻击。

5.真实世界数据和互操作性

预测

如果不具备使用网络外的真实世界的数据并与其交互,物联网生态系统的能力将被严重削弱。这样的场景时很常见的,比如智能合约要求外部数据来计算合约的所有情况的时候,或者当物联网设备用于更新外部网络如天气或交通时。这要求使用自动化工具作为因特网和INT网络之间的可靠数据发送器,以用于智能合约。这种预测需要是去中心化的,不依赖于人工交互,同时能够打击虚假数据。

INT将研发类似于预报的工具,允许智能合约模块查询软件或硬件以获取INT网络之外的数据。

互操作性

互操作性定义了每个子链网络与另一个子链网络交互的能力。在INT网络中,子链可以定义它们自己的资产/代币以便在该子网中使用。这些可以是比特币、Zcash或代币所有权的价值交换,可以应用于子链网络的资产或设备。可能存在以下情况,你希望在一条子链中销售你的数据,并在另一条子链上通过秘密匿名货币支付,或者是通过来自其他几条子链数据的智能合约。

INT的交叉链互操作性协议将分为两部分:跨链资产兑换协议和跨链分布式交易协议。

1.跨链资产交换:与“原子交换”相似,跨链资产交换使一条链上的交易能够促进另一条链上的。这可能是一个简单IoT设备的读取触发另一条子链上的另一个设备,从一个代币到另一个代币的交易(即比特币用于Zcash),一条链上的数据用于另一条上的代币(即在一条链上出售数据以在另一个链上进行支付),转移资产所有权进行付款,或两条子链之间的任何交易。这些交易可以在INT网络之间的子链进行,或通过使用INT中继节点把子链链接到外部网络(比特币,以太坊,Zcash等)。

2.跨链分布式交易协议:这是在使用多个子链来形成智能合约时的步骤。这是资产交换协议的扩展,其中简单交易被替换为智能合约,该合约要求来自其他几条子链的输入才能执行。这将在现实世界的场景中实现更大规模的物联网驱动行为,例如,当汽车GPS显示你在回家路上时,房屋的温度传感器会触发暖气系统,并调整到当日天气的合适温度。当你到家的时候,茶壶自动开启,热水就准备好了。随着网络和子链多样性的增长,这些交叉链智能合约将变得更加复杂,最终成为物联网生态系统休眠时,服务于去中心化应用的智能合约网络。

6.通信协议

INT点对点架构将使用DHT来组织网络节点,并将利用TCP / IPUDP / IP作为其通信协议的基础。即使是在高度移动或连接不畅环境下,物联网设备也能够与INT网络无缝对接。

DUT网络是分散式哈希表的去中心化网络。这些用作密钥串的查找表,以便节点可以有效检索与规定密钥相关联的值。这可用于维护节点地址和公钥(众神节点,超级节点),物联网设备及其相关密钥以及分散式文件系统和点对点信息共享。这将是节点网络和物联网设备信息传输的基石。

TCP/IP和UDP / IP都是用于通过互联网发送数据包的协议。TCP是互联网上最常用的协议,涉及数据传输可靠性。它依赖于订单管理应用服务商和错误检查系统,代价是复杂性和对连接和数据有效性的次数密集检查。这在许多情况下非常有用,但在用于高速移动设备的网络连接(手机,车辆),或在连接不畅的情况下,会导致一些问题。

UDP是一种更轻量级的协议,使用相同的数据包,但放弃所有错误检查和来回通信,转而使用简单的一次性导向节点数据符号。没有检查针对是否正在收听或是否收到它。节点错过它,设备不会重新发送它,它只会发送下一个数据包,依此类推。这对于诸如实时广播和大容量(每分钟多次交易)数据读取之类的事情是最佳的,错过的信息不会产生很大的影响。

这两种协议的集成将允许所有设备与网络通信,并在当时最适合此目的的协议之间无缝切换。

在其中一个最新的每周更新中,他们还暗示了移动自组织网络(MANET)。 MANET是一种持续自我配置,无基础设施的无线连接移动设备网络。这比上述网络复杂得多,当中的每个设备只少都有一个路由数据的已定义路径。在MANET中,每个设备必须转发与自身使用无关的流量,因此,就像连接到它设备的路由器一样。这些网络可以实现自我操作或连接到互联网。他们不用在这个开发领域中指明意图,但是它有一些有趣的应用,通过相互连接并储存点对点数据,或者通过创建节点网络来允许节点自动分配流量和其他类似于人工智能的更复杂的传感器网络,从而抵消进出网络连接对设备的影响。

7.DAPPs(中心化应用程序)

随着IoT设备在几何级数上的增长以及机器智能水平的提高,将有越来越多的自动运行的物联网去中心化应用安装在智能设备上,并且将通过分布式物联网在机器之间以及人机之间实现可靠的自动数据交换和自动交易。

INT去中心化应用程序基本上是为实现特定功能而建立的跨链智能合约的标准化集合。 这些去中心化应用程序可以由制造商创造,以便利更复杂的因果物联网操作,而无需人工交互或集中处理。 这些还可以利用节点网络作为计算网络,引导基于实时物联网数据的数据处理和智能决策。 随着网络的发展和网络上的物联网设备越来越多,这些去中心化应用程序将逐渐发展壮大。

 

原文链接:https://medium.com/@graytrain/what-is-internet-node-token-int-the-white-paper-digested-e61c44673278

 

作者简介:Nicolas Ramsrud

美国波音公司工业工程师,笔名“Graytrain”,是区块链和加密货币的忠实拥护者。他致力于将复杂的区块链技术简单化,以便大众更好地学习和理解。他对区块链技术深入浅出的解读,使得他的文章在海外备受好评,且拥有众多粉丝。




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