区块链DAG拓扑技术结构的价值是什么

近一段时间联盟链的讨论热度上升了不少， 不少原先做公链的团队也开始纷纷转入联盟链的服务， 在toB的业务类型中公链是相对比较少的。不过我们发现做toB的公链往往对落地确实会更投入， 让我们一起来了解Taraxa这个项目， 以及他们使用的DAG技术。

1. Taraxa项目简介

Taraxa 是一种快速、可扩展的物联网设备友好型公共账本，致力于帮助物联网生态变得更值得信任、更自主、更有价值。采用区块DAG拓扑结构，并且以最低的协调成本，结合模糊分片技术与VRF 驱动的PBFT共识，确保实现快速且异步的账本最终确认。此外，Taraxa 还开创了首个执行并发处理的VM，而非沿用如今区块链系统常见的顺序执行方式。

Taraxa希望通过赋予设备独特的身份、可证明的数据与消息源、以及匿名交易的能力来解决设备实体可信度问题。通过提供全方位的解决方案，包括从设备制造阶段的去中心化密钥生成、存储与恢复机制，到确保数据来源及其不可变性的设备级加密认证，最终实现物联网中设备之间的服务与交易。目前Taraxa已经有多家位于日本的顶级企业作为合作伙伴，未来将继续扩大生态合作，实现物联网万物互联的终极愿景。

Taraxa 团队成员来自斯坦福、普林斯顿、布朗以及伯克利等名校，在分布式系统、多处理器编程、物联网应用以及 IC 设计等方面有着数十年的经验。顾问团队包括著名分布式计算机专家、Algorand 团队成员 Maurice Herlihy 教授，日本知名对冲基金 Asuka Asset Management 的创始人 Mamoru Taniya 先生，分布式资本联合创始人和区块链早期投资人沈波先生。

我们在多个领域内已有商业落地项目，现在也简单介绍几个。

与日本最大街机租赁公司合作，帮助该街机租赁公司解决了海外市场街机数据造假问题。Taraxa 提供的区块链解决方案，能确保街机设备的数据从产生到上链都在硬件模组中进行，保证数据源真实且无法篡改，从而解决租赁房与承租方之间的信任问题。

与日本最大汽车生产商合作，通过 Taraxa 的解决方案，汽车内部传感器产生的数据将通过本地签名哈希上链，在二手车交易及保险理赔等场景中，提供真实有效的数据。此外，双方还在探讨去中心化数据交易市场的更多可能性，将汽车设备数据，以及数十万上下游供应商的服务数据所有权交还给用户，车厂对汽车数据做信用背书，而数据的使用授权来自用户。

Taraxa 还与日本第二大停车场运营商合作，提升车位使用效率。Taraxa 提供的区块链+物联网解决方案，将改变停车场的传统管理模式，提升每个车位的使用效率。

2. 提问：投资人吴军也非常看好IoT， 认为未来技术由人工智能 + IOT + 区块链构成，我觉得IoT这个词对大多数人来说既熟悉又陌生， 熟悉是在媒体上频繁听到， 陌生是现实生活中我们接触的好像并不多。能否向我们描绘下IoT时代究竟是怎样的一个状态？以及未来IoT到底有怎样的潜力和价值？

物联网（IoT）是一个简单的用于将设备互相联系起来的系统，通常通过互联网连接。让做个简单的类比：目前的网站在很大程度上是一个“人的互联网”，而由机器和设备组成的网络是一个“物的互联网”。请注意当提到物联网这个术语时，它通常指的是“系统”，而不是任何单独的设备。

人们对物联网感到兴奋的原因有很多，最主要的原因是这些机器构成的系统能够充当数字世界和真实世界之间的接口，这样我们就可以远程监控甚至控制物理世界。在物联网中一个重要的应用是实现自动化，从自动驾驶汽车到自动化生产的工厂，甚至是每户人家都能实现自动化。可以设想在遥远的未来存在一个这样的世界，生活在其中的人们不必说或做任何事，所有的事情都能够自动运行。通过物联网连接的设备系统将在你许可范围内适应并了解你的需求，并悄无声息的让你的生活变得更轻松、更美好，更自动化。

当然物联网背后的技术还远远不够完美，所以我们还有很长的路要走。

3. 提问：注意到Taraxa采用了DAG技术， 可否简要说明， DAG是如何解决“双花”的？

解决任何区块链系统双花的方法核心是严格定义交易顺序。一旦在多笔交易之间定义了交易顺序，那么解决双花就很简单了——只需丢弃与前一个交易冲突的任何交易。所以说这个问题实际上是DAG是如何解决排序的。

在我们即将发表的一篇文章中我们会阐述DAG只是一个数据结构，而不要对它赋予更多的东西。对于DAG数据结构，这种被称为拓扑排序的算法已经存在了很长时间，这种算法可以产生许多有效的排序，但可惜的是这种算法不能用于区块链系统中。

这个文章昨天刚刚写完，大家也可以现在看看：https://medium.com/taraxa-project/debunking-misconceptions-about-dag-150fcc6c6e7 。

在Taraxa的改进型DAG拓扑排序算法中，我们利用GHOST规则根据每个块的指针计算权重，然后创建一个锚链，以区块的哈希值作为观测点构建同一时期上相同权重的排序并映射到锚链上，通过查询锚链上的数据来确定交易的顺序。有很多技术细节就不在这里赘述，但大致上我们可以说如果已经解决了排序问题，双花问题将会很轻松的解决。

4. 提问：之前有人提议鉴别区块链的应用是否针对的伪需求的一个方式就是， 看看不用区块链是否也能做的很好， 如果是认为区块链就是多余的。那么能否以街机这个应用场景为例， 向大家说明区块链为什么是必需的？或者说有区块链和没有区块链的价值有什么本质的不同？

从哲学上讲，世界上没有什么是绝对必要的，因为所有的痛点都已经有了解决方案。但是解决方案之间是有差异的，我们的目标是看看新解决方案是否比旧的解决方案更好。例如，计算机是必需的吗？在电脑出现之前，我们可以用纸、铅笔，甚至算盘来计算和记录。最早的电脑不仅很慢很贵，而且也很难使用，人们根本不知道他们为什么需要电脑，但是现在电脑和类似的电子设备随处可见。每一项新技术都是如此，每个人都在不断地询问这项技术是否有必要，但这其实是无谓的。

通过游戏机租赁的例子，我们可以更具体、更清晰地看到这个问题。客户是一家来自日本的游戏机租赁公司，他们在日本经营了几十年，其中没有遇到任何问题。为什么？因为他们与这些客户有长期的工作关系，而在日本社会中长期的客户是可以相互信任的。游戏机租赁是一个成熟的行业，有知名的玩家，有长期合作的街机厅，一切都是井井有序的。同样任何恶意（例如，谎报收入或偷钱）都是可以忽略的，这些偶发事件最多可以被称之为「痒点」，而不是「痛点」。

当游戏机租赁公司向海外扩张时，这种信任关系破裂了。他们需要与新的合作伙伴、分销商、工厂和他们不认识的客户合作。此外，更糟糕的是他们不会说当地的语言，不了解当地的文化，并且面临着比在日本更复杂的商业环境，这时候信任成为了一个问题。他们的客户没有准确地报告数据，也不信任日本租赁公司收集的任何数据。

在这个Case中区块链提供了一个锚，提供了一个所有人都认为是准确的公共数据集。这并不能100%地解决信任问题（想要实现绝对信任，难度非常高），但是比之前互相猜忌的时候好多了，至少正常的商业合作可以开始。

区块链是绝对必要的吗？当然不是。还有许多其他的选择——他们可以收取固定的费用，而不是利润分成;他们可以放慢扩张的速度，慢慢地与更少的客户建立信任等等。但这些方案都可能导致不可接受的经济后果。

所以，就像世界上的很多东西一样，区块链不是绝对必要的，但是有区块链总比没有好。

5. 提问：大大讲话之后感觉很多公链有点慌， 纷纷“拥抱”联盟链， 给联盟链提供服务。Taraxa看起来是坚持自己的公链方向， 你们是如何看待联盟链的现状、未来， 以及你们的定位或者说优势的？

我们相信公链比联盟链更安全。首先联盟链大多数时候甚至不是区块链，因为它们的记录可以被修改。第二是相比于联盟链公链上存在更多的实体，所以通过节点的去中心化会产生更高的安全性。第三，公链上的实体在其经济活动中往往不高度相关，而联盟链中所有的参与者可能都在同一个行业或有密切的业务联系，这使他们更容易行贿或形成串谋。

同样我们相信公链在保护隐私方面也做得很好。首先，区块链系统不用于数据存储，因为这样从根本上是低效的。区块链是一种非常好的审计工具，可以保证中心化系统的可靠性。所以在区块链上存储的应该是数据哈希，而不是数据本身。哈希具有不容易被破解的特性，用户可以自由的将数据储存在自己认为可信的地方，然后把文件哈希上链存储，这样文件本身是具备隐私性的。其次，用户甚至可以进一步进行加密散列，只有经过授权的实体才能解密散列，这样用户就可以在哈希上面添加任意数量的安全层。

综合以上的原因，我们认为从根本上公链在各个方面都优于联盟链，这就是为什么没有理由建立联盟链或者私有链，它们很可能在未来消失。

6. 提问：DAG这个技术在公链里是不是不太受待见？或者说人们对其有偏见？如果有大致是哪些呢？你认为DAG技术对你们来说最大的价值是什么？

我们曾经做过一个完全关于DAG的AMA，在此分享一些概要。DAG现在不太受欢迎是因为大家对DAG还有很深的误解。

DAG是有向无环图的简称，是一种数学模型和数据结构。它由与单向边相连的顶点组成，没有办法从一个顶点开始，沿着边走，最后回到同一个顶点——因此它是无周期的。

DAG可用于对许多类型的信息建模，特别是那些具有明显因果关系的网络。例如电子表格单元的依赖，数字电路的组合逻辑，或者像Baysian网络这样的因果系统。这些模型有助于分析和简化问题。

因为DAG是一个低级数据结构，所以它实际上与任何高级应用程序都没有关系。我们听过许多关于DAG的误解。比如说“使用DAG的区块链架构没有费用，不需要完整的节点，没有共识，或在某种程度上适用于物联网设备。”但其实是不对的，说这句话就像在说因为我的名字叫Steven，所以我一定擅长跳舞。

之所以Taraxa选择了DAG拓扑结构，或者更准确地说是区块DAG拓扑结构，是受到Zohar和Sompolinsky的一系列论文“GHOST、Spectre和Phantom”的严重影响。在这些论文中，作者列出了单链拓扑结构在网络吞吐量和安全性之间的固有博弈，以及区块DAG拓扑结构可以在不牺牲安全性的情况下无限次提升吞吐量。虽然我们的技术在许多方面与这些论文中所描述的不同（例如，排序机制、VDF/VRF驱动的提案、交易权限、PoS而不是PoW），但它仍然受到这些开创性作品的启发。

通过区块DAG拓扑结构，我们能确保在不牺牲安全性的前提下实现高吞吐。

而之所以DAG这个技术不被待见，是因为有部分项目对DAG的技术本身理解不深刻，导致做出的链无法达成预期的效果，但这个和DAG这种数据结构本身是没有任何关系的。DAG本身已经在互联网中应用了多年，结构本身没有出现过任何问题，所以可以说这是一个可靠的技术。那么对于DAG的很多看法和指出的问题其实和DAG本身无关，而是和使用他的人有关。

7. 提问：在提高TPS这件事上， 大家似乎一直争论的比较多， DAG也是以高TPS作为自己的特性之一， 那么你觉得现有区块链领域哪些提升TPS的方案是靠谱的， 哪些是不靠谱的？【 增加区块大小、Layer2、分片、跨链、减少节点数、引入随机性。。。】 Taraxa的TPS现在能达到多少？未来可能还有多大提升？去中心化和速度之间是不可调和的吗？

有许多方法可以在不牺牲安全性或去中心化的情况下增加吞吐量，很多方法之间并不是相互排斥的，而是可以一起使用。可以像我们一样通过使用Block DAG技术增加区块链的吞吐量，然后再通过侧链或是分片的方式进一步增加吞吐量，还可以应用Layer 2架构将大多数交易和事物放在链下处理，进一步增加吞吐量。这些都是有效的，并且可以一起使用。技术本身并不存在靠谱和不靠谱，只是看应用这个技术的目的是什么，并且这个技术是不是已经有可被验证的经历，同样应用这个技术会不会在扩容的情况下丧失掉安全性或者是去中心化程度。

这里举个例子，有一种扩容的方法是减少验证或挖矿节点的数量，这种策略是可行的但是这不是一个很好的策略，因为它创建了一个非常集中的系统。

Taraxa在测试中可以轻松达到3-4k TPS，我们相信最终可以达到6-9k TPS。之后我们将进一步实现侧链，每个侧链由不同的应用程序使用。

我们必须强调的一点是区块链意味着「慢」，不可能在不显著牺牲性能的情况下实现去中心化。再说一遍，区块链很慢，因此没有理由继续追求更高的吞吐量。关键是在必须使用它的场合时，正确和节俭地使用它。

8. 提问：Taraxa中提到无需信任的轻节点， 能否给大家介绍下轻节点的基本原理？

轻节点是比完整节点工作量更少、消耗的资源也更少的节点。它将主要用于系统资源有限的轻设备，比如使用电池供电的边缘物联网设备。

因为轻节点通常不能存储完整的网络状态或保持不断更新，所以它们依赖于完整节点来中继它们的消息并接收消息结果的验证。在这种情况下，轻节点很容易受到完整节点的攻击。

我们提出了一个随机轮询系统，一个轻节点可以轮询网络的一个随机子集，看看它所处理的整个节点告诉它的信息是否正确。这是一个可选的功能也就是说一个轻节点可以随机激活，从而时常检查该节点没有被完整的节点欺骗。

9. 提问：Taraxa中的自适应协议没有太理解， 比如区块生成率、区块大小等参数是通过自动计算得来的， 那么哪些内容是放在自适应协议之外的呢？顺便延伸下Taraxa的治理有哪些特点？

由于自适应协议仍在开发中，我们还没有具体的答案哪些是动态的，哪些是静态的。但是让我们用一个例子来充实这个概念。

我们需要确定的一件事是在任意给定的时间间隔内平均会产生多少区块。更高的流量可能意味着会出现更多的区块或者更大的区块，但是由于更大的区块会遇到网络传播的问题，所以假设我们使用更多的区块应对更高的流量。更多的区块意味着更多的区块提议者，这意味着VDF的难度需要降低。

确定难度级别的最佳方法是分析过去的网络流量。例如，我们目前正在实现一种算法，它可以回顾过去2-4个时期的网络，看看流量是增加了还是减少了。同样可以通过多种方式观察到这一点——区块DAG中的区块有多满、mempool的大小等等。我们会通过这些计算和建议在实时最终性的轮次和随后的时期使用改良过的难度水平。

10. 提问：看你们的团队阵容非常豪华， Taraxa的业务也是更多的to B类，你们团队在商务方面有怎样自己的优势？团队这方面有怎样的配置呢？

Taraxa团队的独特优势在于我们同时拥有深厚的技术功底和资深的商业能力，横跨多个行业领域。

Taraxa的部分优势来自我们的创始人兼CEO Steven的背景。他在战略咨询领域工作多年，为100多家不同行业的财富500强企业的CXO级高管提供咨询服务，并联合创办了三家物联网和医疗初创企业。这段经历让他对许多垂直领域的商业运作有了广泛的理解。这种经验帮助他快速评估潜在的机会和痛点，并能够与客户进行良好的沟通。Steven还拥有斯坦福大学的电子工程专业背景，因此他能够理解区块链技术的优势和局限性，以及如何正确地应用它。

另一个优势是我们进入日本市场的独特渠道，这来自于Steven、Chris（另一位联合创始人，也是斯坦福大学的同学）和Taniya-san（日本著名的风险投资人）的长期合作。日本是一个独特的市场，因为它在加密货币和区块链技术方面拥有最清晰和最友好的法律框架，以及大量潜在的物联网/区块链用例。

我们将继续充分利用这些优势，将我们的项目和技术专长从日本扩展到美国，然后再扩展到中国。