区块链农业产业防伪溯源平台GACT介绍

随着信息革命4.0的高速发展，技术革命进一步推动着商业拓展其边界，优化其流程，正将我们快速带入一个万物感知，万物互联，万物交易的全新的商业社会形态，我们称之为可编程商业社会。在这个商业社会中，每天执行的万亿笔的商业交易，其交易商业逻辑，都会从传统的商业契约即合同形式转换为智能合约的形式，由区块链控制并调度千亿级别的物联网设备进行自动执行和实现，而在自动执行的智能决策环节，将有越来越多的运行在区块链上的，去中心化的共同协作接管大部分信息处理和决策工作，实现高效可靠的自动化处理。

这种商业形态将广泛应用于公共事业，交通，制造，医疗，农业，金融等各个领域，推动商业社会的数位化转型，实现商业社会的成本的大幅下降。这个社会最大的特点就是零信任成本，自动化和智能化。

在这个商业生态中，公司的组织形式会更灵活、更松散、更自治和自律，一群人因为一个共同的目标组织在一起，组织目标，激励机制都是公开、透明、全体共识并自动执行的，从而让公司的参与者可以自发、自律的贡献资源和能力，去推动目标的实现，从而降低公司治理与运营成本。其次，在这个商业生态中，公司间交易的商业规则和逻辑，可以通过区块链的技术更公开透明的实现商业利益的公平合理分配，从而可以极大的降低商业交易中的信任成本，实现无需信任成本的商业交易。

金农链的愿景，就是专为农业产业设计的区块链底层技术，致力于打造全球化区块链农业产业防伪溯源平台。

金农链的基础设施特性

1、支持大规模商业应用

该区块链基础设施应该可以高性能、高服务质量、低成本的支持大规模的商业应用，而现有的区块链公链都无法支持大规模的商业应用。

这里主要存在两个问题：

A.系统交易性能低下：以比特币为例，其全网可以支持的交易频率约7笔/秒，确认一次交易需要1个小时，我们可以对比一下主流的支付交易系统，2017年双11支付宝的支付峰值是26.5万笔/秒，两者相差了近4万倍，这种系统性能显然无法支持大规模的商业应用。

B.智能合约性能低下：现有的智能合约存在如下的问题

a.智能合约代码行数的限制

b.智能合约执行时间的限制，现在的智能合约的执行时间基本都限制在一次共识之内必须完成，极大的限制了智能合约的复杂度；

c.智能合约的执行顺序问题：现有的智能合约都只能以串行的方式进行执行，而在复杂的商业逻辑中，智能合约的并行执行是一项基本需求；

新的区块链公链，急需解决性能方面的问题，让区块链可以成为真正的IT基础设施，支持大规模的商业应用。

2、有价值的计算，赋能实体经济

现有的基于POW的区块链公链系统，为了维持系统的安全性，其大量的算力和电力都用于hash值求解运算，消耗了大量的资源，性价比太低，这种方式是不可持续的。在新的区块链公链基础设施中，应该用极低的计算量就可以支撑区块链公链系统的运行，而剩馀的大量的算力都可以解放出来并重新组织调度，进行有目的的计算，赋能于实体经济，创造社会价值，作为IT基础设施，支撑可编程商业社会最核心的去中心化商业逻辑的实现。

金农链的核心功能介绍

金农链为防伪而生，初衷是利用区块链技术打击假冒产品，为品牌商家提供最具公信力的技术保障，并以此为切入口，快速获取商家和用户，在防伪溯源的万亿级市场中占一席之地。

基于金农链，我们致力于提供一种称之为信任计算的计算服务。这是一种区别于传统云计算的全新的计算服务模式，与传统的云计算相比，这是一种基于区块链构架的全新的计算模式，而所有的这些计算都具备区块链计算的特点，这个特点就是所有基于信任计算的数据以及对于这些数据的操作，都是不可篡改、不可销毁、对所有人都是透明，以及可追溯。

这种服务是一个全新的蓝海，供需要以低信任成本建立商业模式的企业去进行使用。而为了实现这种叫做信任计算的服务能力，金农链具备如下几个特点：

1、高性能计算

由于农业产业业务实际的需求，要求区块链技术效率高，并且可以存储海量数据，总观现有技术都无法满足我们的需求，所以金农链诞生了，金农链采用自主研发的改进型DDPOC共识算法，拥有较高的并发处理能力，同时区块确实时间为秒级，账本存储可扩展，足以支撑农业产业庞大的数据；

金农链通过密码学的突破性创新。建立了全新的共识机制，我们把它叫做随机可信的共识框架。这个新的共识机制可以在达到与POW同等安全性能级别的条件下，在一个完全去中心化的网络之中，能够以传统的POW网络1%的算力，实现性能的1000倍的提升。

该共识有这样的几个特点：

•特点1：完全去中心化构架：对公链系统而言，为保证其网络的安全性，其前提一定是一个完全的去中心化的构架，该网络需要是一个完全的对等网络，不存在任何特殊节点，这是公链系统需要首先保障的。

•特点2：超大规模的网络集群：可以支持100万以上的节点联网，而且整个网络支持水准扩展，在水准扩展的基础上可以保持性能的线性增长。

•特点3：多终端支持：不止是具有较大算力的节点，包括手机、各种智能设备也一样可以连接在我们的网络里面，提供设备相应的算力为整个网络服务。

•特点4：高性能计算：对区块链系统的性能，主要需要考虑两个值，一个是交易的性能，一个是确认时间。金农链由主侧链构成，其中主链定位于保障整个系统的安全性，定位在对侧链运算结果的二次确认上，所以主链的性能要求TPS很高，但确认时间可适当变长；侧链是具体DApp的运行环境，每个DApp可以选择形成一条自己的侧链，因为侧链是实际服务的业务系统，所以TPS要求不高，但确认时间需要较短，要能迅速确认；针对这个要求，在随机可信共识框架之下有两个共识，一个共识应用在主链上，一个共识应用在侧链上，其中主链性能可以达到2万TPS，确认时间为15秒，侧链的TPS在3000到5000，确认时间为1秒。

•特点5：去集中度的设计。集中度问题其实是现在比特币和以太坊等面临的一个非常严重的问题，由于比特币矿机集中部署挖矿可以产生超额收益，导致现在整个比特币全网对外公开的出口IP只有8000多个（2017年11月），和它原本想做的完全去中心化的网络设计初衷已经完全背道而驰了，为了避免出现这种机器向矿池集中的现象，我们在整个架构设计上充分考虑了去集中度这个问题。我们更希望的是我们的矿机就如同一个普通电脑一样，可以摆在千家万户的家庭里面，平时的时候它可以作为一个电脑去使用，但是如果你不用电脑的时候，它就是矿机。你把机器开在那儿，它就可以对外提供算力，为你赚取一份相应的收益，这是金农链希望能够达到的设计目标。

2、互确认的共识构建机制

任何区块链项目，都需要共识机制使分布在全球各地的对等节点、对数据的状态达成一致性。金农链旨在开发一套高效、可自我维护的共识系统以调节金农链的商业定位，DPOC共识由此而生。

DPOC的全称Delegated Proof of Credit，中文名信用共识机制，简称DPOC。金农链的DPOC共识机制解决了POW的性能问题，解决了POS的权益不均问题，解决了DPOS的违规处理效率问题。

那么DPOC到底是什么样的呢？

DPOC是基于金农链信用体系基础上，使用信用准入，利用现有区块链账簿唯一性和确定性，协调各节点进行单点广播权限确定和可验证的系统。

区块链思想的核心是去中心化思想，去中心化思想是指，在一个完全平等，没有中心和权威存在的群体中，一群人通过协商达成共识，去完成一个大家认可的目标。在区块链中，存在着技术共识和商业共识。

2.1共识准入

作为一条公链，共识节点涵盖了客户端，必须规范用户行为，才能使整个网络按照协议稳定安全的运行。POW利用算力竞争规范节点，POS利用持有代币数量和币龄规范节点行为，DPOS利用投票选举受托人；这几种目前流行的共识，原理上除了POW（其实pow的难度调节也是利用的已有账簿）之外都是利用账簿的确定性进而选出具有单点广播权限的节点。所以只要根据链上账簿数据确定性，进行共识集合顺序出块即可。

金农链的共识门坎是信用达到一定值，即可参与。这种准入方式有一定的难度需要时间累积信用，作为开源公链，攻击者很有可能利用很长的时间做准备，发起一次对网络共识的攻击。

所以金农链引入经济制裁机制杜绝这种情况的出现，因为攻击者发起攻击获得的收益并不会比损失大，这就是在信用准入的基础上增加保证金机制作为辅助。有人说：直接提交保证金不就行了，信用准入是多余的！原因是共识的情况极其复杂，有的情况是不适于经济制裁的，比如共识节点电脑死机，网络掉线，若没有信用准入，那么系统无法甄别并排除这类节点，若统一采用经济制裁的方式，势必将大批用户拒之门外。另外，信用保证系统的权力不被大量持币者垄断。信用作为底层的价值中介之一，日后会有更加广阔和重要的用途。

2.2浮动保证金机制

因为金农链的共识无需节点之间频繁来回的通信即可达成共识（下面有介绍），所以金农链的性能是不受共识节点多少影响的，100个节点和1000个节点的性能几乎一样。故金农链采用创新的浮动保证金机制来平衡共识节点的收益。

金农链网络通过当前共识节点数和一个线性增长算法，来动态计算当前参与共识所需保证金。

recognizance = maxRecognizance *（（Math.log（size/Math.log（2））* size）/Math.log（maxSize/Math.log（2））

从上面的保证金计算公式可以看出，参与共识所需保证金，随着共识节点数量的增加成线性增长，当共识节点数量达到最大数量时，保证金也达到最大值。

2.3 全网效验

任何节点的共识申请和退出，都会被全网进行严格的效验。

信用的效验：

当任何节点申请成为共识节点时，其他节点都会首先验证该节点的信用值，若发现信用值低于准入门槛，那么该节点的该次请求会被丢弃。

保证金的效验：

任何申请共识的请求，都必须提交相对应的保证金。和转账的不同之处在于，提交的保证金接收方是一个智能合约脚本，该脚本对保证金的赎回进行了强制的规范。全网不止会对申请共识请求的信用和保证金做效验，还会对赎回智能合约脚本做效验，对保证金的安全作了最高级别的定义。

保证金的赎回效验：

金农链的共识协议有经济制裁制度，故节点提交的保证金，并没有采用传统冻结的方式；系统运行过程中，一旦发现有严重违规的节点，任何诚信节点可罚没该违规节点的保证金。节点的保证金实际上提交到了一个智能合约脚本，处于无主状态，为保证这部分资金的安全，任何退出共识或者处罚请求，都会被严格的效验，效验规则里面包含了严格的效验协议，任何人想领走别人的保证金，那是不可能的事，任何人想罚随意没别人的保证金，那也是不可能的事。

制裁效验：

金农链的每一个区块头部，都有出块人的签名，所以当有人试图作恶，必然会留下密码学证据，以便追责。

当共识节点超时出块，或者由于死机掉线等非人为因素不能出块时，全网能监控感知，并在第一时间将该节点降级为普通节点。这种情况虽然没有密码学证据，但依然需要提供全网其他节点能对其效验的证据。

任何节点要对其他节点实行制裁，必须提供合理的或者带有密码学的证据，这样才会被全网其他节点效验并接受。

2.4确定单点广播权限

结合前面几小节提到的理论知识，本小节将提供更全面的DPOC运行原理和细节。

先做几个名词解释：

共识节点：达到信用准入门槛并成功申请共识的节点

共识轮次：所有共识节点轮流出块的完整时间段，称为一个共识轮次。每个共识轮次都有开始时间戳和结束时间戳，上一轮次的结束时间为当前轮次的开始时间，所以节点必须按照这个时间规则进行下去，否则任何的改动都会被全网排斥。在每个共识轮次中，所有共识节点有且只有一次广播区块的权力。

共识顺序：在一个共识轮次中，每个共识节点出块的顺序，叫做共识顺序。

在金农链的共识中，每轮的顺序都是随机变化的，根据当前轮次的开始时间戳（也就是上一轮的结束时间戳）与共识节点帐户、通过算法排序决定。所有节点（包含非共识节点）必须遵守这个规则，才能正常运行，任何哪怕是细微的改动，都会导致改动的节点被全网排斥。

共识时段：在确定了共识顺序之后，每个节点都被映像到一个时间段上面，这样自然就确定了单点广播权限，这个时间段也有开始时间和结束时间，间隔是区块出块时间，称为共识时段。

区块权限验证：每个区块头部，都有当前轮次的开始时间、共识节点的时段信息、共识节点的签名，通过这些信息对区块的合法性进行验证。

DPOC完整的运行流程：

a.申请共识

b.效验信用和保证金

c.申请包含进区块，被确认

d.等待当前共识轮次结束

e.当前共识轮次结束，下一轮共识开始，下一轮变当前轮

f.确定当前轮次共识人数

g.初始化当前轮次共识顺序，各自节点计算出自己的共识时段

h.接收新块，并进行区块权限验证和容错监控，等待自己共识时段的到来

i.到了自己的共识时段开始时间，开始打包区块

j.打包程序从內存池中获取新交易并验证

k.预估到了自己的共识时段结束时间，停止打包

l.询问容错监控器是否有违规需要处理，发放信用

2.5 容错监控与处罚机制

区块链系统是非常复杂的系统，不单因为底层技术的复杂，更因为其运行的环境极其复杂，尤其是公有链。使用习惯、网络环境、人为破坏等都有可能影响系统的正常运转。区块链的共识机制，能有效的解决这些因素带来的影响。

对于金农链的DPOC共识机制来说，节点的任何动作，都会被全网其他节点监督。金农链创新的共识会对以下这些情况做出相应的处罚，整个系统会自身调节、维护稳定。

①不出块，扣除一定的信用值，并降级为普通节点。

②不按时出块或者网络同步延迟等非人为因素，会根据全网其他节点的选择作决定，若下一区块引用了这个块，那么正常相安无事；若下一区块丢弃了该块，那这个块将会成为孤块，其面临的结果是信用处罚并降级为普通节点。

③非共识节点胡乱广播区块，验证不通过，直接丢弃。

④同一时间段广播多个块，属于严重违规类型，会被没收保证金并信用拉黑。

⑤打包双花交易，属于严重违规类型，会被没收保证金并信用拉黑。

⑥从链上的旧块处尝试分叉系统，所谓的双花攻击，属于严重违规类型，会被没收保证金并信用拉黑。

④⑤⑥这三类严重违规类型，全网可监控，并有密码学证据，任何诚信节点只需提交包含其签名的一个或多个区块头信息即可行驶处罚权力，没收该节点的保证金到社区基金帐户，并扣除该节点999999点的信用值，被处罚的节点永久无法再次作恶。

2.6 技术共识

在传统的网络技术中，技术的发展是由拥有技术的团队控制的；但由于区块链去中心化的特性，区块链网络是由各方参与共建的，其中典型的就是提供电脑主机的矿工，和提供区块链软件的开发者团队，如果各方对于区块链发展的方向不一致，往往会造成区块链网络的分裂，从一个大网络分裂成多个不小不一的小网络，这个事件已经在比特币和以太坊上都发生过了。

在区块链发展的早期阶段，社区的很多人确实抱着区块链就应该不能篡改的理念。但近年来出现的多起恶性事件，包括比特币的硬分叉事件，以太坊的DAO黑客盗窃事件，让社区的想法出现了一些改变。这些事件让社区逐渐意识到，如果完全不能修改，可能并不是一个好的解决方案。可修改不是关键，关键是这种修改是由一个中心决策的，还是由网络社区共同决策的。所以，我们金农链的一个重要特性，就是支持民主投票制的网络治理。

2.7 商业共识

在一个去中心化的社群中，一群人共同设定一个目标并完成是一个复杂和困难的任务。在现实的社区中，在目标设定到完成的过程中，会发生各种各样的摩擦。因为没有人能够对所有问题独立地提出一个完美的解决方案。同时，等待所有人进行决策表决，会是一个较为漫长的过程，我们把这个问题叫做非确定型共识问题。为了解决非确定型共识的问题，我们尝试制定一个“相互确认”的参与式共同构建机制。“相互确认”最具代表性的案例是一个反面案例：冷战时期美苏两国的“相互确认的毁灭机制”，即双方默认如果对方或自己主动发起和攻击，自己或对方一定会进行反击，造成双方完全毁灭。这种“相互确认”的机制保证美苏两国的平衡与和平状态。

而金农希望构建一种有效的参与式系统化机制，在不需要参与者各方完全达成共识的情况下，高效地让各个参与方一同建设一个更好的未来，我们称之为“互确认的共识构建机制”。

具体来说，一个参与式共同构建机制需要在一位协调人的指导之下，引导参与者基于三大核心原则进行思考并做出选择：基本原则、适宜的流程、正确的方式或工具。基于这三大原则进行决策时，所有参与者独立制定的相关设计或决策都是开放的，可以拥抱更多的可能性而不是传统决策流程中那样限制其他人决策的可能性——每个人的决策都可以被别人重新修订、再利用。在这样的机制下，哪怕最终还未达成完全的共识，也可以实现共同建设和工作。

金农希望在区块链技术的保障下，能够在我们的社区内普及这样的价值观与机制，促使社群可以高效地进行工作、作出决策。

金农链的经济生态

Gold Agricultural Chain系统中内置的系统代币代码为GACT，系统内置代币是整个系统生态的驱动剂，将用于支持应用发展、支付应用消耗费用、支持子链数字资产智能兑换、参与共识奖励、支付交易手续费等。

1、金农经济生态Token体系介绍

GACT是金农链用于服务计费结算的工具，其上限是40亿枚。该方案是一个初步方案，方案的细节，以及具体的经济参数，在公网上线时都可能根据测试网的运行情况做进一步的调整和修改。

2、 金农经济生态描述

我们认为，区块链的经济体系的价值增长来源于对实体经济的价值创造过程，这样该经济体系才是坚实有支撑，可以良性正向长期发展的，同时经济体系生态的各个参与方都可以在生态中获利，这样的经济体才是可持续的；

在整个金农经济生态中，参与方包括矿工，金农链开发运营团队，DApp应用开发者，DApp使用者，交易所投资者这几种角色，

•矿工：矿工通过提供机器算力资源，获得收益。金农链的挖矿分为两种形式，一种是提供算力在主链上铸币，被随机选中的矿机节点，会产生GACT作为经济回报；一种是将自己机器的算力作为信任计算的算力向外部售卖，每轮被随机选择中做为出售算力的机器会得到GACT作为经济回报；随机选择的概率是根据该节点抵押的GACT数量，机器信用度和机器性能综合选择的，综合得分高的机器被选中的几率变大，同时保证了综合得分高的机器不会总是被选中，保证了公平性；

•金农开发运营团队：GACT每年产出的5%，都会作为奖励分配给金农基金会，由基金会将该资金进一步分配给金农开发运营团队，通过这种方式，既保证了金农链的开发运营将有稳定和持续的投入，同时该收入的高低与金农网路的经济体量直接相关，激励团队为建立更良好和强大的经济生态努力；

•第三方服务组件开发者：第三方团队可以在金农链的基础上开发服务于不同目的的第三方服务组件，供DApp在运行时调用。DApp运行时需要支付GACT做为第三方服务的使用费。支付的GACT有80%会分配给第三方组件开发者，20%销毁；

•DApp使用者：DApp的使用者，在使用过程中对DApp付费，而该费用中的一部分会做为金农链智能合约的使用费支付给金农链网络，为网络注入实际的经济价值；随着DApp的数量增加和DApp使用用户的增多，DApp支付给金农链的GACT会随之增多，整个经济体会随之快速增长和发展。