VSYS区块链白皮书

背景

技术在不断发展。 互联网的诞生可以说是历史上最具革命性的事件之一。 互联网只有 30 年左右的历史，但在很短的时间内，它已经从大型计算机发展成为全球数十亿人手中的微型智能手机。 这些年来，人工智能、量子技术等其他技术领域也取得了长足的进步。 尽管存在差异，但这些新技术在被大规模采用或获得大量开发资源之前一直受到各种批评。

中本聪于 2008 年发布的比特币也受到了各种批评。 人们总是对代币持怀疑态度——与黑市的联系以及价格的剧烈波动只是其中的几个例子。 然而这些年来，中本聪对区块链的伟大创造逐渐有了势头。 世界上几乎所有的大公司都在一定程度上涉足区块链技术，要么通过将区块链引入其现有的商业模式，要么通过投资与区块链相关的企业。 这证明了区块链技术的价值和创新性，以及中本聪的领先程度。

一般来说，区块链应该被认为是分布式数据库系统。 这意味着世界上很大一部分数据都可以存储在区块链上，就像数据存储在传统的关系数据库和相对较新的云数据库中一样。 尽管区块链潜力巨大，但区块链技术的具体化（落地），世界仍需拭目以待。 鉴于此，PoS机制的创造者Sunny King设计了一种全新的共识机制，即Supernode Stake Proof（SPoS）。 SPoS不仅解决了Bitcion最先使用的PoW工作量证明机制带来的能源消耗上升的问题，还完善了PoS的权益证明机制。 带着这个项目中陈述的使命，我们期待着推动一个新的经济时代。

介绍

由于比特币不是为一般数据使用而设计的，因此尝试使用比特币式区块链进行数据存储已被证明是困难且昂贵的。 比特币协议中的合法数据使用限制为每笔交易 100 字节，虽然这个限制随着时间的推移而改变，但数量级基本保持不变。 这个限制是在创建比特币时有意设置的，因为支持数据使用是与系统性能相冲突的目标。 提高比特币的最大区块大小限制是一场持久战和戏剧，清楚地反映了该技术固有的可扩展性限制。 可扩展性问题源于这样一个事实，即与以前的分布式数据库不同，比特币是一个极其冗余的系统。 比特币网络的每个全节点都有一套完整的比特币区块链数据，也必须对整个区块链进行验证。 为了增加数据使用，它将花费更多本已有限的存储资源，并降低系统的最大交易吞吐量。 这种极端冗余和资源紧张的高成本阻碍了区块链的扩展。

多年来，人们一直在努力使区块链更具可扩展性。 例如，比特币最初是通过一个名为轻量级验证的系统来解决冗余问题的，该系统巧妙地将交易组织成默克尔树数据结构，使得用户仍然可以仅使用轻量级验证来验证验证。 节点以去中心化的方式遵循区块链共识。 该技术可以显着降低比特币网络的冗余度。 目前，轻量级节点的数量远远超过比特币网络中的全节点数量。

blockstream 后来建议将应用程序卸载到侧链 [返回 2014]。 为了维护以比特币为中心的世界，该提案提出了一个锚定于比特币的系统。

此外，以太坊还提出通过分片来解决冗余度问题。 分片是一种分布式数据库技术，它将大型数据库划分为较小的“碎片”，这些碎片存储在不同的节点中。 但是，该系统引入了由于冗余减少而导致分片可用性降低的风险。 为了解决这个问题，以太坊可能需要存在几个高可用的全节点来存储它的整个区块链。

V SYSTEMS平台：重构区块链技术

全球已经有数以万计的区块链项目。 但由于许多缺陷和固有的可扩展性问题，我们尚未见证这项技术的大规模采用。 是时候解决区块链的核心问题，重塑区块链技术，实现真正可扩展、稳定、全球化、易用、兼容数十亿系统的区块链平台。 通过这样做，区块链的广泛采用得以实现，推动了一个全新的时代。

区块链作为数据库

区块链技术带来的主要突破是去中心化。 从逻辑上讲，采用区块链的关键之一在于从传统数据库结构迁移到这种新的去中心化架构。 一般来说，传统的用户账户可以被区块链中的公钥和地址所取代。 传统数据库受到严格的访问控制，几乎所有数据都仅限于经过身份验证的帐户。 此外，在传统数据库中，创建账户也是一种中心化的模式，数据库管理员通过这种模式将账户的访问权限授予用户。 相比之下，有了区块链，任何人都可以自由生成密钥对，无需集中管理。 大多数数据被认为是公共访问，除非它以加密形式存储在区块链上。 这甚至适用于公司自己的 LAN 内的私有区块链，由于不可避免的 LAN 入侵，未加密的数据仍应被视为可公开访问。 区块链中的隐私受到虚拟身份匿名性的保护。 事实上，这是比中心化模式更强的隐私保护，在中心化模式中，客户数据的丢失往往是由于黑客攻击。

对于需要某种形式的集中管理的应用程序，这可以通过在客户端/节点软件中实现业务逻辑来实现。 作为管理员的特权密钥对可以内置到客户端软件中。 管理员可以选择将违反服务协议的密钥对标记为违规者。 管理员还可以标记特定数据以供审核。 节点软件可以丢弃违规者的数据或不适当或非法的特定数据。 然而，值得注意的是，这种类型的中央审查是一种弱形式，因为违规数据仍然被允许进入区块链，只是没有得到官方节点软件的认可。

对于客户身份识别，通常应用会要求用户在开户过程中通过身份验证，然后才能激活账户使用。 这也可以在客户端/节点软件中实现。 将引入经过身份验证的公钥白名单，软件将仅识别此公钥列表中的数据。

基于以上概念，当今世界上使用的很大一部分数据库都适合向区块链数据库迁移。 传统数据库的元素可以重新解释为区块链环境中的对象。 以下是基本对象的示例：

- 公钥：用户生成的密钥对的公开部分

- 地址：公钥的缩写形式

- Avatars/Avatars：身份长期使用，公钥暂时使用

- 组织：与多个化身/化身相关联并由其管理的身份

- 等价物：可替代的虚拟资产/代币，例如货币和股票等。

- 账户：一个身份等价的容器，例如银行账户。不要与传统数据库的用户账户混淆

以下是基本关系的示例：

- 所有权：身份和对象之间的关系

- 创建：对象与创建对象的身份之间的关系

- 发行：代币发行者与等价物之间的关系

以下是基本的用户数据库操作：

- 创建数据库

- 插入对象

- 更新对象

- 删除对象

- 创建索引

- 按索引键值查询

JSON 对象形式的对象是用于表示结构化数据的非常强大的数据结构。 键值对可以看作是对象的一个​​简单示例。 请勿将Key-value键值对中的密钥与虚拟身份的公钥混淆。 为了避免混淆，该术语有时也称为名称-值对。 keyspace keyspace 或 namespace 命名空间在数据库中的作用域可以是用户自己的也可以是全局的。

在数据模型的所有权类型下，数据对象可以被插入它的身份视为“拥有”，这意味着它只能由该所有者修改或删除。 对于全局命名空间，存在全局命名空间解析问题。 这可以理解为全局唯一性约束问题。 当用户尝试插入一个key-value键值对时，观察者会在广播中看到该键或名称，并构造具有相同键或名称的竞争插入，这可能会在区块链中得到确认，而不是原来的插入。 Namecoin 引入了一个协议来处理这个问题。 这个想法是这样的：

- 用户发送预插入计划事务，其中插入的键/名称通过散列隐藏。 理解保留事务的协议将此密钥的插入存储一段时间。

- 等待预插入预定交易被确认。

- 然后将实际的插入交易广播到网络中。 插入交易应该包括一个链接/引用到计划交易以通过协议验证，即插入和计划匹配。

由于入侵者在广播时不知道预定事务中有什么密钥或名称，因此入侵者无法在实际所有者之前进入。 除非区块链在插入交易被广播后重组。 但是，这仍然不能阻止入侵者猜测别人想要什么并提前认领，类似于域名系统。

所有权可以转让。 在转移事务期间为什么说比特币是键值对，对象的所有者被修改。 默认情况下，只有所有者可以修改或删除对象。 但是，还应考虑允许更大灵活性的其他模型。 例如，文档或 wiki 应用程序可能不需要每个数据记录的所有权。 对象插入后，大家可以随意修改或删除。 另一种可能的方法是利用允许修改对象的身份白名单。

高级数据库功能

该平台还计划引入高级数据库查询功能。 引入对象-关系查询语言，例如类似于MongoDB的语言，比传统的关系查询方式（也称为SQL）更加灵活。 Google 的 MapReduce 还提供了一种新的数据处理形式。

数据库迁移

迁移特性对于数据库来说非常重要。 随着数据库规模的增长，将其迁移到自己独立的区块链将更具成本效益，从而降低基于应用程序本身的区块链费用。 该平台计划提供迁移工具，将数据库从一个区块链迁移到另一个区块链。

模块化目标

模块化是降低系统复杂性、降低未来开发和维护成本的重要设计目标，不仅对平台本身如此，对生态系统中运行应用程序的各个区块链也是如此。

协议层：

- 共识管理

- 块树管理

- 链间处理层

- 事务处理层

- 数据格式层

- P2P网络层

- 互联网协议层

系统组成：

- 插件共识模型

- 插件业务逻辑容器

- 数据库管理组件

- 数据库操作组件

- 数据库查询组件

- 共享P2P网络

- 处理区块链的完整节点

- 基于智能手机的轻量级冷钱包

- 基于智能手机的轻量级热钱包

- 基于浏览器的钱包

共识系统

比特币使用的原始 PoW 共识现在是一切开始的突破口。 比特币系统已经运行了八年多，这无疑证明了它的可靠性。

然而，不断增长的能源消耗和中心化矿池一直是批评的对象。 这就是 2012 年通过点点币引入 PoS 权益证明共识的原因 [King 2012]。 PoW工作量证明和PoS权益证明的主要区别在于PoW根据工作量证明中资源消耗的计算来分配权重，而PoS权益证明共识系统是基于参与共识活动的持币量（也称为区块）铸件）。 存在重量的定量分布。 该算法将共识安全与系统能耗解耦，无需能耗来达成共识，从而解决了PoW的能耗问题，降低了整个系统的运行成本。 PoS 权益证明是一项重大突破，因为它显着降低了区块链技术的成本并降低了进入门槛，从而实现了广泛多样的区块链生态系统。

然而，人们对 PoW 和 PoS 共识机制存在担忧，包括缺乏对节点硬件升级的激励以及区块生成的随机过程。 这些已被证明是扩展区块链的主要障碍。 经过仔细评估，我们的团队设计了全新的超级节点权益证明（SPoS）共识，既包含了旧机制中的优点，也摒弃了缺点。 SPoS共识将成为区块链实现全球规模化的使能技术。

SPoS超级节点权益证明共识机制规定，提升节点（超级节点）充当铸币池，区块链本币vsys的持有者通过将自己的币出租给超级节点来扮演铸币者的角色。 将利息支付给将硬币出租给超级节点进行铸造的硬币所有者。 这种新的激励模式不仅保证了节点的质量，也真正保证了一个去中心化的生态系统，VSYS币的所有者拥有管理网络的实际权力。 同时，该系统还允许通过比较竞争对手的平均铸币余额来确定获胜者，从而使比赛随时成为超级节点。 这种创新的数学方法确保系统具有足够的权益流动性为什么说比特币是键值对，同时减少繁忙的竞赛攻击。 SPoS 白皮书中提供了有关超级节点权益证明共识机制的更多详细信息。

主链-侧链模型

该平台引入了自己的主链和侧链模型。 一个区块链 S 被称为另一个区块链 M 的侧链，如果 S 满足：

- 注意：S的全节点也是M的全节点，处理M的整个区块链

- 同步：S观察M的抽象时钟同步

抽象时钟同步两个区块链之间的块顺序。 将区块链想象成一个抽象时钟，其中链中的每个块都是一个时钟滴答声。 之所以称为抽象，是因为它与写入块中的本地时间戳无关。 时间戳是本地值，无法确定全局事件的正确顺序。 相反，区块链中的区块编号可以确定全球时间序列。 观察者可以有把握地说，无论时间戳如何，前一个块中的事件总是先于后一个块中的事件发生。

当一个侧链块生成时，它连接到最新的主链块并使其成为主链父块。 多个连续的侧链块可以作为主链父块共享同一个主链块。 主链和侧链的父子关系也必须保持顺序。

这种主链-侧链模型允许我们开发两个区块链之间的专有通信方法。 与 Blockstream 的提议不同，我们的模型不需要侧链锚，让侧链项目有更多的创新自由。

云特征

该平台计划提供工具集来为应用程序构建区块链。 区块链模板准备允许用户从不同的协议参数和可插入组件（如共识模型）中进行选择。 一旦选择了模板和选项，平台就会提供工具集来为应用程序部署新的区块链，甚至可能在开发应用程序所需的特定业务逻辑之前。

智能合约

智能合约 [Szabo 1996] 允许各方在没有第三方信任的情况下创建具有约束力的协议。 比特币在验证交易时使用一个简单的脚本系统。 但这个脚本系统相当有限，比特币出于对潜在问题的担忧，将其使用限制在标准交易中。 后来，以太坊 [Buterin 2014] 用图灵完备的编程语言重新设计了一个新的智能合约系统。 被称为坚固性。 这是区块链技术的重大进步，因为它允许在许多应用场景中实施自治和去中心化的合约。

EOS 最近提出利用 Webassembly 来实现另一个智能合约系统，也称为 wasm。 Wasm 是一种新兴的网络标准，用于浏览器中的低级客户端脚本。 Wasm 一般使用 C 或 C++ 开发并编译成 Wasm。

该平台计划同时支持以太坊和 EOS 风格的智能合约。 虚拟机将以模块化方式实施，以便应用程序可以选择启用智能合约的首选方式。 随着越来越多的有竞争力的智能合约系统被业界开发出来，它们也会被评估和考虑。

可扩展性

为了解决单个区块链的可扩展性限制，已经付出了很多努力。 虽然其中一些值得注意，但我们相信生态系统中可扩展性的最终未来是无限数量的区块链的结果。 我们设想一个数十亿个区块链同时运行的世界。 因此，如果需要，该平台将允许应用程序在单独的区块链中运行，实现与同一生态系统中其他应用程序系统的完全可扩展性隔离。

可用性

可用性一直是加密货币普遍接受的瓶颈。 该平台计划开发基于浏览器的钱包和用于智能手机的移动轻量级钱包，同时兼顾现代用户体验和高安全性。 每个人都可以轻松使用冷钱包，让用户可以安心保护自己的虚拟资产免受来自互联网阴暗角落的威胁。

综上所述

与传统数据库系统相比，V SYSTEMS 平台旨在显着降低区块链技术的成本，并大幅提高区块链作为数据库平台的竞争力。 我们的愿景是，区块链的未来不应该只是价值数十亿美元，区块链的未来应该是数十亿的区块链。 这是一个革命性的变化，我们很幸运能够推动一个全新的经济时代。

参考

[Nakamoto 2008] 比特币：一种点对点电子现金系统，

[返回 2014] 通过固定侧链实现区块链创新，

[King 2012] PPCoin：点对点加密货币 - 具有权益证明的货币，

[Szabo 1996] 智能合约：数字市场的基石，

abo.best.vwh.net/smart_contracts_2.html

[Buterin 2014] 以太坊：下一代智能合约和去中心化应用平台，

‐blockchain.com/docs/Ethereum_white_paper- ‐

a_next_generation_smart_contract_and_decentralized_application_platform-vitalik-buterin.pdf