柚子EOS表皮书版本2

EOS.IO 软件引入了一种新的区块链架构,意在实现去中心化应用的性能扩展。

通过创建类似操作系统的结构,在此基础上可构建各种应用程序。

柚子EOS表皮书版本2

摘要:

EOS.IO 软件引入了一种新的区块链架构,意在实现去中心化应用的性能扩展。

通过创建类似操作系统的结构,在此基础上可构建各种应用程序。该软件提供帐

户、身份验证、数据库、异步通信以及在数以百计的 CPU 或群集上的程序调度。

该技术的最终形式是形成一个区块链架构体系,能支持每秒数百万次交易、免除

用户费用,并允许在受控区块链的背景下,迅速、便捷地发布去中心化应用程序。

注意:本白皮书中所提到加密令牌是指在 EOS.IO 软件中 EOS 令牌,而不是以

太坊中的 EOS 令牌。

一、背景

随着比特币的发行,区块链技术于 2008 年应运而生。自那时起,企业家和开发

人员一直在努力推广该技术,以便在单个区块链平台上支持更广泛的应用。

虽然若干区块链平台一直在努力支持去中心化功能的应用,但诸如 BitShares(去

中心化交易所,2014)和 Steem(社交媒体平台,2016)等已经成为使得成千

上万日活跃用户大量使用的区块链。这一成就的实现,源于将交易处理能力提高

至每秒数千笔,从而将延时降低到 1.5 秒,取消每笔交易费用,并提供与现有中

心化服务提供的相似用户体验。

现有的区块链平台受累于高昂的费用,有限的计算能力,难以被广泛采用。

二、区块链应用的要求

为了获得广泛的使用,应用程序需要一个足够灵活的区块链平台来满足以下需求:

2.1 支持数百万用户

某区块链应用程序若要同 Ebay,Uber,AirBnB 和 Facebook 等企业竞争,则其

使用的区块链技术需能处理数千万日活用户所产生的数据。在某些情况下,若无

法达到足够的临界用户量,应用程序可能无法正常工作,因此容纳大量用户平台

至关重要。

 2.2 免费使用

应用开发人员需要灵活地为户提供免费服务;用户不需要为使用该平台或从其服

务中获益而支付费用。区块链平台只有支持用户免费使用,才可能获得更广泛的

发展空间。基于此项前提,开发者和企业创建有效的盈利模式。

2.3 轻松升级和漏洞修复

基于区块链应用的企业需要灵活地通过新功能来增强应用程序。 该平台必须能

支持软件和智能合约升级。

即使经过最严格的形式验证,软件依然有可能发生错误。因此平台必须足够强大,

以便在发生不可避免性的错误时及时修复。

2.4 低延迟

良好的用户体验要求不超过几秒钟的可靠反馈。过长的延迟会影响用户体验,并

使构建在区块链上的应用程序无法与现有的非区块链替代品匹敌。因此平台必须

能支持事务低延迟性。

2.5 顺序性能

有些应用程序的命令执行必须有先后顺序,无法用并行算法来实现。诸如交易所

之类的应用,需要足够的顺序性能来处理大量数据。因此需要能够执行高速顺序

性能的平台。

2.6 并发性能

大规模应用程序需要在多个 CPU 和计算机之间划分工作负载。

三、共识算法(BFT-DPOS

EOS.IO 软件采用目前为止唯一能够符合上述性能要求的去中心化共识算法,即

授权委托证明(DPOS)。根据这种算法, EOS 区块链上持有令牌的人可以通

过投票系统持续选择区块生产者,任何人都可以成为块生产,只要他能说服令牌

持有人以获得足够投票。

EOS.IO 软件能够精确到每 0.5 秒生产一个区块,并且仅一个生产者被授权能在

给定的时间点生产该区块。如果在预定时间内没有生成,则跳过该块。当跳过一

个或多个块时,区块链中会存在 0.5 秒或者大于 0.5 秒的间隔。

使用 EOS.IO 软件,以 126 轮进行生产(共 21 个生产者,每个生产者生产 6 个

块)。在每轮开始时,根据令牌持有者的投票选出 21 个不同的块生产者。获选

生产者的生产顺序由 15 个及以上的生产者约定的顺序安排。

如果生产者错过了一个块,并且在过去 24 小时均未生产任何块,则会被删除,

直至其向区块链通知打算再次生产块。通过排除不可靠的生产者,使得遗漏的区

块数量实现最小化,确保网络的顺畅运行。

理论上, DPOS 区块链不会经历任何分叉,因为其区块生产过程中,生产者是

合作而不是竞争关系。如果有分叉,共识将自动切换到最长的链上。其工作原理

是,共识机制下,将新区块添加到分叉区块链中的速度是与分叉链中的生产者的

占比直接相关的。换言之,拥有较多生产者的区块链分叉会比生产者少的链增长

速度要快得多,因为生产者占比越高的分叉链丢失的区块会更少。

此外,任何块生产者都不应该同时在两个分叉上生产块。如果有块生产者被发现

这么做,可能会被投票出局。这种双重生产留下的密码证据也可用于自动清除滥

用者。

通过允许所有生产者签署所有区块,拜占庭容错机制被添加到传统的DPOS中,

只要没有生产者签署具有相同时间戳或相同区块高度的两个区块。一旦 15 个生

产者签署了一个区块,则这个块被视为不可逆转的。 如果拜占庭式的生产者签

署了两个相同时间戳或相同区块高度的区块,那么系统会生成其不忠行为的密码

证据。在这一模式下,不可逆的共识应在 1 秒内可达成。

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