IOT --- IOTA架構 Tangle

IOTA


為IOT產業所生的虛擬幣,其亮點為交易保障架構為Tangle架構並非一般傳統的區塊鏈技術。

Section.1


使用DAG(有向無環圖)來儲存交易資料,且支援 machine-to-machine micropayment。

在過去六年中BTC已經證明區塊鍊已經是一個可以用於真實的技術,然而區塊鍊卻也存在著一些缺點。 其中一項缺點是不管多少量的交易都必須要扣除手續費,然而微量交易(micropayment)將會大量地存在於IOTA產業,而龐大的手續費會是令人非常煩惱的。 但是要從區塊鍊中拔掉手續費是非常困難的,因為區塊鍊技術需要礦工來創造出新的block,而手續費就會做為獎勵。 所以我們若需要去除手續費,我們必須使用有別於區塊鍊的技術。

所以Tangle使用DAG來儲存交易的資料。每筆由節點所發起的交易會交織出一張tangle graph,而這就是blockchain中的帳本(ledger)。 而節點的邊(edge set)會由以下方法來取得:
當一個新的交易進入tangle graph時,必須認可(approves)前兩筆交易,而這在圖形中會使用directed edge來表示。(如圖1)
若A到B點沒有directed edge,但A到B點有directed path且edge數至少有兩個時,我們會說A indirectly approves B。 且會有一個「初始節點」(genesis)被所有的其他節點所approves 或是 indirectly approves。

初始節點定義

在最初的tangle graph時,會有一個地址是帶有一個含有所有token的balance。
初始交易時會把這些token發送給其他創立者的地址裡。

tokens

所有的tokens在一開始就會被創立並存於genesis裡,並不會再創造新的token,因此不會有通貨膨脹的問題。
也不會有礦工的概念。

名詞定義

sites : tangle graph中的交易
nodes : 組成tangle graph,為發起跟認可交易的實體(entities)

Tangle的最主要概念為:

若要發起交易,使用者必須去認可(approve)其他交易。這將驗證的工作交給了使用者,使用者必須為網絡的安全做出貢獻。
如果使用者發現了衝突交易他必須不認可(not approve)該項交易,不管是direct或是indirect的交易。
若使用者認可了衝突的交易(conflicting transaction),則他必須承擔被其他人拒絕認可自己交易的風險。

一個交易若得到不只一個認可,他就會被系統接受為有更高的可信任度。換句話說,系統要接受double-spending trandaction是有一定難度的。

重要的是,我們並不會強定任何規定關於交易如何挑選要認可(approve)的目標。
取而代之的是,我們主張如果大部分的節點參照某種選擇協定,那最好有任何固定數目的節點是使用相同的方法。

若要發起一則交易:

  1. 節點必須要選擇另外兩個節點來透過一個演算法決定是否認可他們。通常來說,這兩個節點可能會同時發生。
  2. 節點必須要確認這兩個節點是否含有衝突(conflicting),若有衝突則不能認可他們。
  3. 對於發起合法交易的節點,他需要解密一個值就像BTC blockchain一樣。可以透過尋找一段包了nonce跟data的Hash中的nonce來達成。

另外重要的是iota網絡是非同步的。通常來說,節點是不需要看到一樣的graph。 而conflicting transaction也是可以接受存在於graph的。 節點們不需要一致於哪些交易是有權力留在帳本裡的,也就代表說所有交易都可能會在帳本裡。 但如果有衝突交易在帳本裡時,節點必須要決定哪個交易會被孤立化(orphaned)。

名詞定義

orphaned : 該交易不會再被任何新的交易indirect approved。

Section.2 Weights and more


在這個section會定義交易的權重跟相關的理論。交易的權重是與其參與的工作量成正比的。 目前線上的權重值只能為3^n,且n為介於一定區間的正整數。 事實上,了解權重的算法是沒有意義的,只要知道的是所有的交易都有帶有一個正整數的權重值。 通常來說,具有較大權重的交易是比較重要的。
且預設是沒有實體可以在短時間內產生大量含有可接受權重的交易,以防止垃圾交易以及一些攻擊。

其中一個需要的概念是交易的漸增權重

漸增權重(cumulative weight) :

權重是由自己的權重加上所有directly或indirectly approve這個交易的交易的權重。
漸增權重的示意圖為圖1

名詞定義

tips:tangle graph中沒有被拒絕認可的交易,圖1上方的graph中tips為A, C。X 交易進來後,X變成唯一的tip。
交易的height:從該交易開始往genesis最長的路徑
交易的depth:從該交易開始往某個tip最長的路徑

舉例來說,在圖2時G的height為1而depth為4(path : F D B A),D的height為3而depth為2。

名詞定義

交易的score:交易自己的權重加上所有該交易direct或indirect approve的權重。

舉例來說,在圖2時A的score為9(1 + 3 + 1 + 3 + 1),而C的score為7(1 + 1 + 1 + 3 + 1)。


為了讓這paper更易讀,接下來的交易權重都會預設為1。

在這預設下,所有交易的漸增權重都會是1加上所有directly跟indirectly approve此交易的交易的數量。
而score會是1加上此交易directly跟indirectly approve的數量。

在所有已經定義的名詞中,最重要的就是漸增權重(超級重要)


圖<1>


圖<2>


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