IOTA Tangle:初学者白皮书的介绍性概述
IOTA Tangle:初学者白皮书的介绍性概述
IOTA Tangle Graph from http://www.tangleblog.com
欢迎
你好，区块链者！今天的话题是区块链的强化突变 IOTA 的纠结。
更新:
我和我的两个朋友(Alan Yip 和 Martin Shin)发表的主题为 IOTA Tangle 和加密漏洞的演讲已经在 Youtube 上准备好了: [IOTA Tangle 和加密漏洞](http://IOTA Tangle and Cryptographic Vulnerabilities)
为什么 IOTA？
由于 【物联网】 的快速增长，对 微支付 的需求不可避免地提振起来。你可能还记得，比特币的设计目标是解决微支付的需求，但事实证明这是不可行的，原因有二:
- 高额费用:随着支付金额的减少，相对费用率上升。
- 角色分离:比特币需要两类用户:交易验证者(矿工)和交易发行者(普通用户)。角色之间缺乏同质性，冲突的可能性仍然很高，浪费了每个人解决冲突的资源。
而 IOTA Tangle 提出了一个更好的解决方案。
它用一个 DAG(有向无环图)代替了区块链，叫做 Tangle。图 1 显示了一个典型的 DAG。
Figure 1: Directed Acyclic Graph (from http://ericsink.com/)
什么是纠结？
Tangle 由站点和节点组成:
- 站点:图表上表示的交易。
- 节点:交易的发卡行。
站点是纠结图的一部分，包含一个或一些相关的事务。节点是 IOTA 的用户，他们有资格发布事务。
关键规则:新发布的交易有义务批准两个旧交易。是的，两个。
批准新交易的责任属于每个人，特别是交易发布者。它去除了矿工的特殊角色，给所有用户带来了平等。不再有矿工了！
交易之间的关系
交易 A 被交易 b 审批有两种方式，一种是交易 A 直接被交易 b审批
Figure 2: Direct Approval of Transaction
第二种方式允许一些交易(如 X，Y)介于两者之间，连接 A 和 B 的间接关系如下:
Figure 3: Indirect Approval of Transaction
谁开始纠结了？
Genesis 事务是 Tangle 中的第一个事务:
- 它由所有其他交易直接/间接批准。
- 它从“包含所有令牌的地址”向其他“创建者地址”发送令牌。
如何选择要审批的交易？
在早期，选择要批准的交易没有这样的规则。假设节点遵循一些参考规则，因为它们通常是属于相同区域的本地设备。
什么是小费？
提示是一个新发布的交易，没有得到任何审批。一种称为尖端选择算法的算法用于解决冲突。它运行多次，以检查两个冲突事务中的哪个事务更有可能被选定的 tip 批准。
纠结是异步的
Tangle 可以容忍异步弹出的冲突事务。它认为，随着 Tangle 的不断增长，任何不正确的事务都会被自动孤立或删除。
节点的传播激励
当一个节点表现出对传播事务的懒惰时，它将被它的邻居丢弃。这种激励使所有节点保持工作，尽管它们不会频繁地发出事务。
重要的术语
以下所有术语都被定义为交易的基本属性。姑且称之为交易 A 。
**权重(自身权重):**交易 A 的权重与其发行方投入的努力成正比，可以假设为 3^n.
累计权重: 交易 A 自身权重+后续所有直接/间接审核交易 A 的交易自身权重之和。(例如，在图 4 中，交易 D 的自身权重为 1，累积权重为 6 = D 的自身权重+ A 的自身权重+ B 的自身权重+ C 的自身权重= 1 + 1 + 3 + 1。)
Figure 4: Weights (from IOTA white paper). Own weights at right-bottom. Cumulative weights at left-top, as bold.
得分: 交易 A 自身权重+交易 A 审核通过的历次交易自身权重之和。(例如，在图 5 中，交易 A 的得分为 9 = A 自身的权重+ B 自身的权重+ D 自身的权重+ F 自身的权重+ G 自身的权重= 1 + 3 + 1 + 3 + 1。)
Figure 5: Score (from IOTA white paper). Score at left-top, in the circle.
高度:到创世纪的最长定向路径的长度。
深度:到某些尖端的最长反向路径的长度。
比如图 5 中，D 的高度是 3 (D → F → G → genesis)，D 的深度是 2 (D ← B ← A)。
什么是割集？
让我们假设发出一个交易的平均时间是时间 h。
割集是一组在时间 t 和时间 t +时间 H 之间的时间跨度内存在的提示，定义如下:
- 从新事务到 genesis 的任何路径都必须经过割集。
- 规模越小，新交易获得批准的几率就越高。换句话说，新交易的竞争者更少。
- 它用作 DAG 修剪和其他控制 Tangle 增长的操作的检查点。
选择交易的策略
- 随机:不好，因为它不鼓励批准小费。
- 随机中间顶段(靠近尖端的段):好。小费有更高的概率被选中和批准。
低负载和高负载
Tangle 的负载决定了它的效率，可行性，以及安全性。
低负荷:
- 小部分小费，通常是 1 或 2。
- 交易量的微弱流入。
- 发生在:网络延迟低，计算能力大。
高负荷:
- 大量的提示。取决于选择交易的策略。
- 交易的大量流入。
- 发生在:高网络延迟和低计算能力，迫使几个新的事务转向批准相同的提示。
- 缺点:有些交易可能需要等待很长时间才能被批准。
Figure 6: Low Load and High Load (from IOTA white paper).
高负荷问题
在高负载下，未批准的交易可能会被遗漏，并且不再有机会被批准。
- 伟大的解决方案( 白皮书 v1.2 ): 交易的拥有者可以重新附加或转播交易，知道在交易被批准之前不会发送令牌。通过重新附加/转播的任何重复副本将在以后被丢弃。[ 来源 2.6]
- 大解( 白皮书 v0.6 ): 交易的拥有者参照错过的交易发布新的空交易，以帮助其获得批准。
- OK solution: 随机挑选一些提示，批准最上面的提示，这样错过的交易可能很快就会被批准。
缠结生长得有多快？
可以在两种不同的负载环境中检查给定事务的累积权重的增长速度:
- 低负荷:匀速增长。
- 高负荷:在适应期内以递增的速度增长，过了适应期后恢复恒速。因为所有新的交易将被保证间接批准该交易。如图 7 所示。
Figure 7: Growth speed of cumulative weight for a transaction in high load environment (From IOTA white paper).
攻击和对策
敬请期待！这一部分将在下一篇文章中讨论。:)
结论
从白皮书中可以看出，IOTA Tangle 偏离了区块链，创造了自己的选择和批准交易的方式。不再有矿工，也不再有街区。作为 DAG 实现，节点可以计算许多有趣的统计数据，从而对其邻居和网络本身有更多的了解。
除了 IOTA 的优点和缺点，还有更多关于可能推翻美好前景的潜在威胁，以及可能将它从废墟中拯救出来的可能对策的讨论。尽管如此，IOTA 的发明仍然证明了它的价值。
要深入研究细节和数学，IOTA 白皮书在此提供帮助！
谢谢！！
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