替代块链

本章旨在介绍可供选择的区块链解决方案。随着比特币的成功和随后区块链技术潜力的实现，寒武纪大爆发开始了，导致了各种区块链协议、应用程序和平台的发展。一些项目没有获得太多的关注，例如，今年估计有 46%的 ico 失败了，但许多项目已经成功地在这个领域建立了稳固的地位。

在这一章中，读者将被介绍到其他的区块链和平台，如 Kadena，Ripple 和 Stellar。我们将探索新区块链项目，或通过提供 SDK、框架和工具为其他现有区块链提供支持，以简化区块链解决方案的开发和部署。以太坊和比特币的成功催生了各种项目，这些项目利用了它们引入的底层技术和概念。这些新项目通过解决当前区块链中的限制(如可扩展性)和/或通过在现有解决方案的基础上提供一层额外的用户友好工具来增强现有解决方案，从而增加价值。

块链

在本节中，将介绍新的区块链解决方案，后面的章节将涵盖补充现有区块链的各种平台和开发套件。例如，嘉手纳是一个新的私人区块链与新颖的想法，如可扩展的 BFT。随着区块链技术的发展，各种概念如侧链、传动链和挂钩也被引入。本章将详细介绍所有这些技术和相关概念。当然，不可能涵盖所有的替代链 ( 替代链)和平台，但所有这些平台都已包含在与区块链相关的这一章中，涵盖在前面的章节中，或有望很快获得关注。

我们将探索嘉手纳，涟漪，恒星，定额组和其他各种区块链在这一节。

嘉手纳

Kadena 是一个私有区块链，它成功地解决了区块链系统中的可扩展性和隐私问题。Kadena 还引入了一种新的图灵不完全语言，称为 Pact，允许开发智能合同。Kadena 的一项关键创新是其可扩展的 BFT 共识算法，该算法有可能扩展到数千个节点而不会降低性能。

可扩展 BFT 基于原始的 Raft 算法，是 Tangaroa 和 Juno 的继承者。Tangaroa 是一种具有容错功能的 Raft(BFT Raft)实现的名称，旨在解决 Raft 算法中拜占庭节点行为引起的可用性和安全性问题，Juno 是摩根大通开发的 Tangaroa 的分支。共识算法在第 1 章、区块链 101 中有更详细的讨论。

这两种方案都有一个基本的限制，即它们不能在保持高水平高性能的同时进行扩展。因此，朱诺无法获得太多的牵引力。随着节点数量的增加，私有区块链具有维持高性能的更理想的属性，但是上述提议缺乏该特征。Kadena 通过其专有的可扩展 BFT 算法解决了这一问题，该算法有望扩展到数千个节点，而不会有任何性能下降。

此外，保密性是 Kadena 的另一个重要方面，它使区块链上的交易能够保密。这种安全服务是通过结合使用密钥轮换、对称链上加密、增量散列和双棘轮协议来实现的。

密钥轮换被用作确保私有区块链安全的标准机制。这是一种最佳做法，如果密钥已经泄露，可以通过定期更改加密密钥来阻止任何攻击。在 Pact 智能契约语言中有对密钥轮换的本机支持。

对称链上加密允许在区块链上加密交易数据。这些交易可以由特定私人交易的参与者自动解密。双棘轮协议用于提供密钥管理和加密功能。

可扩展的 BFT 共识协议可确保在智能合同执行之前实现充分的复制和共识。通过遵循这里描述的过程来达成共识。

这是交易在网络中产生和流动的方式:

首先，一个新的事务由用户签名并通过区块链网络广播，该事务被一个领导节点拾取并添加到它的不可变日志中。此时，还会为日志计算一个增量散列。增量散列是一种散列函数，它允许在这样的情况下计算散列消息，其中，如果已经被散列的先前的原始消息稍有改变，则从已经存在的散列计算新的散列消息。与传统的散列函数相比，该方案更快并且资源更少，在传统的散列函数中，即使原始消息仅发生了非常微小的变化，也需要生成全新的散列消息。
一旦事务被领导节点写入日志，它就对复制和增量散列进行签名，并将其广播给其他节点。
其他节点收到事务后，验证领导节点的签名，将事务添加到自己的日志中，并向其他节点广播自己计算的增量哈希(法定证明)。最后，在从其他节点接收到足够数量的证明之后，事务被永久地提交到分类帐。

下图显示了此流程的简化版本，其中主节点记录新事务，然后将它们复制到从节点:

嘉手纳的共识机制

一旦达成共识，智能合同执行就可以开始，并采取以下几个步骤:

首先，验证消息的签名。
Pact 智能合约层接管。
Pact 代码已编译。
事务被启动并执行智能合约中嵌入的任何业务逻辑。如果出现任何故障，将立即启动回滚，将该状态恢复到执行开始之前的状态。
最后，事务完成，相关日志被更新。

Pact 已经被 Kadena 开源，可以在 http://kadena.io/pact/downloads.html 下载。

这可以作为一个独立的二进制文件下载，它为 Pact 语言提供了 REPL。这里显示了一个例子，通过在 Linux 控制台中发出./pact命令来运行 Pact:

Pact REPL，显示示例命令和错误输出

Pact 语言中的智能契约通常由三部分组成:键集、模块和表。这些部分描述如下:

Keysets :定义表和模块的相关授权方案。
模块:该部分定义了智能合约代码，以函数和契约的形式包含了业务逻辑。模块内的契约由多个步骤组成，并按顺序执行。
表:这个部分是模块内定义的访问控制结构。只有在管理键集中定义的管理员可以直接访问该表。默认情况下，模块中的代码被授予对表的完全访问权限。

Pact 还允许几种执行模式。这些模式包括合同定义、事务执行和查询。这些执行模式描述如下:

合同定义:该模式允许通过单个交易报文在区块链上创建合同。
交易执行:该模式需要执行代表业务逻辑的智能合同代码模块。
查询:这种模式只是简单地探测契约中的数据，出于性能原因，在节点上本地执行。Pact 使用类似 LISP 的语法，并在代码中准确地表示将在区块链上执行的内容，因为它以人类可读的格式存储在区块链上。这与以太坊的 EVM 形成对比，后者编译成字节码用于执行，这使得很难验证在区块链上执行的是什么代码。而且它是图灵不完全的，支持不可变变量，不允许空值，提高了事务代码执行的整体安全性。

在这有限的篇幅中，不可能涵盖 Pact 的完整语法和功能；然而，这里显示了一个小例子，它显示了用 Pact 编写的智能契约的一般结构。这个例子展示了一个简单的加法模块，它定义了一个名为addition的函数，该函数有三个参数。当执行代码时，它将所有三个值相加并显示结果。

下面的例子是使用 http://kadena.io/try-pact/的在线 Pact 编译器开发的。

样本契约代码

运行代码时，它会产生如下所示的输出:

代码的输出

如前面的示例所示，执行输出与代码布局和结构完全匹配，这提高了透明度，并限制了恶意代码执行的可能性。

Kadena 是区块链的一个新类别，它引入了普适确定性的新概念，除了基于标准公钥/私钥的数据源安全性之外，还提供了一个额外的完全确定性共识层。它在区块链的所有层提供加密安全性，包括事务层和共识层。

Pact 的相关文档和源代码可以在这里找到https://github.com/kadena-io/pact。

嘉手纳还于 2018 年 1 月推出了公共区块链，这是在建设大吞吐量区块链方面的又一次飞跃。该提议中新颖想法是构建功率并行链架构。该方案通过将对等体上单独挖掘的链组合成单个网络来工作。其结果是每秒能够处理超过 10，000 个事务的巨大吞吐量。

原始研究论文可在http://kadena.io/docs/chainweb-v15.pdf获得。

涟漪

Ripple 于 2012 年推出，是一个货币兑换和实时支付结算系统。在 Ripple 中，支付无需等待即可完成，而传统的结算网络可能需要数天才能完成。

它有一种本土货币叫做涟漪 ( XRP )。它还支持非 XRP 支付。这种系统被认为类似于一种古老的传统货币转移机制，被称为哈瓦拉。这个系统的工作原理是利用代理人从汇款人那里拿到钱和密码，然后联系收款人的代理人，指示他们将资金发放给能提供密码的人。收款人然后联系当地代理，告诉他们密码，并收取资金。Ripple 中的网关类似于代理。这只是一个非常简单的类比；实际的协议相当复杂，但原则上是相同的。

波纹网络由各种节点组成，这些节点可以根据它们的类型执行不同的功能:

用户节点:这些节点用于支付交易，可以支付或接收款项。
验证节点:这些节点参与共识机制。每个服务器维护一组唯一的节点，在达成共识时需要查询这些节点。唯一节点列表 ( UNL )中的节点受到参与共识机制的服务器的信任，并且将只接受来自该唯一节点列表的投票。

Ripple 有时并不被认为是一个真正的分散网络，因为它涉及到网络运营商和监管机构。然而，它可以被认为是分散的，因为任何人都可以通过运行验证器节点成为网络的一部分。此外，共识过程也是分散的，因为对分类账提出的任何改变都必须遵循超级多数投票的方案来决定。然而，这是研究人员和爱好者之间的一个热门话题，每个学派都有反对和支持的论点。网上有一些讨论，读者可以参考，进一步探讨这些想法。

你可以在以下链接找到这些网上的讨论:

Ripple 维护着一个全球分布的所有交易的分类账，这些交易由一种叫做 Ripple 协议共识算法 ( RPCA )的新型低延迟共识算法管理。共识过程通过以迭代的方式寻求来自验证服务器的验证和接受，直到获得足够数量的投票，从而对包含交易的开放分类帐的状态达成一致。一旦收到足够的投票(绝大多数，最初是 50%,随着每次迭代逐渐增加到至少 80%),变更被验证，分类帐被关闭。此时，会向整个网络发送一个警报，指示该分类帐已结清。

在 https://ripple.com/files/ripple_consensus_whitepaper.pdf 可获得 RPCA 的原始研究论文。

总之，共识方案是一个三阶段过程:

收集阶段:在这个阶段中，验证节点收集账户所有者在网络上广播的所有交易，并对其进行验证。交易一旦被接受，就称为候选交易，可以根据验证标准接受或拒绝。
一致阶段:收款阶段后开始一致流程，达成一致后总账关闭。
结账环节:该流程每隔几秒钟异步运行一次，并相应地打开和关闭(更新)账本:

涟漪共识协议阶段

在一个涟漪网络中，有许多组件协同工作，以达成共识并形成一个支付网络。这里分别讨论这些组件:

服务器:该组件作为共识协议的参与者。需要 Ripple 服务器软件以便能够参与共识协议。
分类账:这是网络上所有账户余额的主要记录。分类帐包含各种元素，如分类帐编号、帐户设置、交易、时间戳和指示分类帐有效性的标志。
最后一次结账:节点验证达成一致后，结账。
未结台账:该台账尚未经过审核，其状态尚未达成一致。每个节点都有自己的未结分类帐，其中包含建议的交易。
唯一节点列表:这是唯一可信节点的列表，验证服务器使用该列表来寻求投票和随后的共识。
提议者:顾名思义，该组件提议将新的事务包含在一致同意流程中。通常是节点的一个子集(前面定义的 UNL)可以向验证服务器提议事务。

处理

交易由网络用户创建，以便更新分类帐。交易需要经过数字签名并有效，才能被视为共识流程中的候选交易。每笔交易花费少量的 XRP，这是一种防止垃圾邮件导致的拒绝服务攻击的保护机制。

在 Ripple 网络中有不同类型的交易。Ripple 事务数据结构中称为TransactionType的单个字段用于表示事务的类型。交易通过四步流程执行:

首先，按照标准准备交易，由此创建未签名的交易
第二步是签名，对交易进行数字签名以授权交易
此后，通过连接的服务器向网络进行实际提交
最后，执行验证以确保成功验证交易

大致而言，交易可以分为三种类型，即支付相关、订单相关以及账户和证券相关。所有这些类型都将在下一节中描述。

付款相关

此类别中有几个字段会导致某些操作。所有这些字段描述如下:

这种交易最常用，允许一个用户向另一个用户汇款。
PaymentChannelClaim:用于从支付渠道索赔涟漪(XRP)。支付渠道是一种允许各方之间重复和单向支付的机制。这也可以用来设置支付通道的到期时间。
PaymentChannelCreate:该交易创建了一个新的支付渠道，并在点添加了 XRP。一滴相当于 0.000001 XRP。
PaymentChannelFund:该交易用于向现有渠道添加更多资金。类似于PaymentChannelClaim交易，这也可以用来修改支付通道的到期时间。

订单相关

这种类型的交易包括以下两个字段:

OfferCreate:该交易代表限价单，代表货币兑换意向。如果不能完全实现，则会在共识分类帐中创建一个要约节点。
OfferCancel:从共识账本中删除之前创建的报价节点，表示撤销订单。

帐户和安全相关

这种类型的交易包括下列字段。每个字段负责执行特定的功能:

AccountSet:该交易用于修改 Ripple 共识账户的账户属性。
SetRegularKey:用于变更或设置账户的交易签名密钥。使用从帐户的主公钥导出的 base-58 波纹地址来识别帐户。
SignerListSet:可用于创建一组签名人，用于多签名交易。
TrustSet:用于创建或修改账户间的信任额度。

Ripple 中的事务由所有事务类型共有的各种字段组成。以下列出了这些字段及其说明:

Account:这是交易发起方的地址。
AccountTxnID:可选字段，包含另一笔交易的哈希值。它用于将事务链接在一起。
这是 XRP 的数量。
Flags:可选字段，指定交易标志。
LastLedgerSequence:这是交易可以出现的分类账的最高序号。
Memos:表示可选的任意信息。
SigningPubKey:表示公钥。
Signers:代表多签名交易中的签名人。
SourceTag:表示交易的发送方或原因。
SourceTag:表示交易的发送方或原因。
TxnSignature:这是交易的验证数字签名。

中间分类机

Interledger 是一个简单的协议，由四层组成:应用层、传输层、Interledger 和分类帐。每层负责在特定协议下执行各种功能。这些功能和协议将在下一节介绍。

该协议的规范可从以下网址获得:https://inter ledger . org/rfcs/0003-inter ledger-protocol/draft-9 . html

应用层

在这一层上运行的协议控制着支付交易的关键属性。应用层协议的例子包括简单支付设置协议 ( SPSP )和开放网络支付方案 ( OWPS )。SPSP 是一种分类帐间协议，通过在不同分类帐之间创建连接器，允许在不同分类帐之间进行安全付款。OWPS 是另一种允许消费者跨不同网络支付的方案。

一旦这一层的协议成功运行，将调用传输层的协议来启动支付过程。

传输层

这一层负责管理支付交易。该层目前有乐观传输协议 ( OTP )、通用传输协议 ( UTP )和原子传输协议 ( ATP )等协议。OTP 是最简单的协议，它在没有任何托管保护的情况下管理支付转移，而 UTP 提供托管保护。ATP 是最先进的协议，它不仅提供托管转移机制，而且还利用可信任的公证人来进一步保护支付交易。

夹层

这一层提供互操作性和路由服务。该层包含交织器协议 ( ILP )、交织器报价协议 ( ILQP )、交织器控制协议 ( ILCP )。ILP 数据包提供了传输中事务的最终目标(目的地)。ILQP 用于发送方在实际转账前提出报价请求。ILCP 用于在支付网络的连接器之间交换与路由信息和支付错误相关的数据。

分类帐层

该层包含支持连接器之间通信和支付交易执行的协议。连接器基本上是实现在不同分类账之间转发付款的协议的对象。它可以支持各种协议，例如简单分类帐协议、各种区块链协议、传统协议和不同的专有协议。

Ripple connect 由各种即插即用模块组成，允许使用 ILP 在分类帐之间建立连接。它支持交易前各方之间所需数据的交换、可见性、费用管理、交付确认以及使用传输层安全性的安全通信。第三方应用程序可以通过各种连接器连接到 Ripple 网络，在不同的分类帐之间转发付款。

前面几节中描述的所有层构成了 Interledger 协议的体系结构。总的来说，Ripple 是一个面向金融行业的解决方案，可以在没有任何结算风险的情况下实现实时支付。由于这是一个功能非常丰富的平台，因此在本章中不可能涵盖它的所有方面。

该平台的 Ripple 文档可在 https://ripple.com/获得。

主要的

Stellar 是一个基于区块链技术和一种新颖的共识模型的支付网络，这种模型被称为联邦拜占庭协议 ( FBA )。FBA 通过创建信任方的法定人数来工作。 Stellar Consensus 协议 ( SCP )是 FBA 的一个实现。

Stellar 白皮书中确定的关键问题是当前金融基础设施的成本和复杂性。这种局限性证明了需要一种全球金融网络来解决这些问题，而不损害金融交易的完整性和安全性。这一要求导致了 SCP 的发明，SCP 是一种可证明安全的共识机制。

SCP 的原始研究论文可从https://www . stellar . org/papers/stellar-consensus-protocol . pdf获得。

它有四个主要属性，如下所述:

分散控制:这允许任何人参与，而不需要任何核心方
低延迟:这解决了快速交易处理的迫切需求
灵活信任(Flexible trust):这允许用户选择出于特定目的信任哪一方
渐进安全:这利用数字签名和散列函数来提供网络上所需的安全级别

恒星网络允许通过其本地数字货币转移和表示资产的价值，称为流明，缩写为 XLM 。当交易在网络上广播时，流明被消耗，这也作为对拒绝服务攻击的威慑。

Stellar 网络的核心是维护一个分布式分类账，记录每一笔交易，并在每个 Stellar 服务器(节点)上复制。通过验证服务器之间的交易和用更新来更新分类帐来达成共识。Stellar ledger 还可以作为一个分布式的交易订单簿，允许用户存储他们买卖货币的报价。

有各种各样的工具、SDK 和软件组成了恒星网络。

核心软件可在https://github.com/stellar/stellar-core获得。

根茎

在详细讨论砧木 ( RSK )之前，定义和介绍一些对砧木设计来说很基础的概念是很重要的。这些概念包括侧链、传动链和双向挂钩。侧链的概念最初是由 Blockstream 开发的。

Blockstream 在https://blockstream.com上线。

双向挂钩是一种机制，通过这种机制，价值(硬币)可以在一个区块链和另一个之间转移，反之亦然。链条之间没有真正的硬币转移。这个想法围绕着一个概念，即在一个比特币区块链(主链)中锁定相同数量和价值的硬币，并在二级链中解锁等量的代币。

记住这个定义，侧链可以按照下一节的描述来定义。

Sidechain

这是一个与主区块链并行运行的区块链，允许它们之间的价值转移。这意味着来自一个区块链的令牌可以在侧链中使用，反之亦然。这也称为挂钩侧链，因为它支持双向挂钩资产。

驱动链条

这是一个相对较新的概念，解锁锁定的比特币(在主链中)的控制权交给了矿工，他们可以投票决定何时解锁。这与侧链相反，在侧链中，通过简单的支付验证机制来验证共识，以便将硬币转移回主链。

根茎是一个智能合约平台，它与比特币区块链双向挂钩。核心思想是提高比特币系统的可扩展性和性能，使其能够与智能合约一起工作。根茎运行一个图灵完全确定性虚拟机叫做根茎虚拟机 ( RVM )。它也与 EVM 兼容，并允许 solidity 编译的契约在根茎上运行。智能合约也可以在比特币区块链久经考验的安全性下运行。根茎区块链的工作方式是将挖矿与比特币合并。这使得根茎区块链达到了与比特币相同的安全水平。这对于防止重复支出和实现结算终结尤其如此。它允许可伸缩性，由于更快的阻塞时间和其他设计考虑，每秒可处理多达 400 个事务。

如果您想进一步探索该研究论文，请访问:https://uploads . striking ly cdn . com/files/EC 5278 F8-218 c-407 a-af3c-ab71a 910246d/RSK % 20 white % 20 paper % 20-% 20 overview . pdf。

RSK 发布了名为“竹子”的主要网络——RSK 主网，目前是测试版。

在http://www.rsk.co/有售。

法定人数

这是一个通过增强现有以太坊区块链而构建的区块链解决方案。Quorum 中引入了一些增强功能，如事务隐私和新的共识机制。Quorum 引入了一种新的共识模式，称为 QuorumChain，它基于多数表决和基于时间的机制。还引入了另一个称为 Constellation 的特性，它是一种用于提交信息的通用机制，允许对等体之间进行加密通信。此外，节点级别的权限由智能合约控制。与区块链公共以太坊相比，它还提供了更高水平的性能。

Quorum 区块链生态系统由几个部分组成。这些在以下小节中列出。

事务管理程序

该组件允许访问加密的交易数据。它还管理节点上的本地存储以及与网络上其他事务管理器的通信。

飞地加密

顾名思义，这个组件负责提供加密服务以确保事务隐私。它还负责执行关键的管理功能。

QuorumChain

这是 Quorum 的关键创新。这是一个 BFT 共识机制，允许通过区块链网络上的交易来验证和流通投票。在该方案中，智能契约用于管理共识过程，节点可以被赋予投票权来投票决定应该接受哪个新块。一旦选民获得适当数量的选票，该选区就被认为是有效的。节点可以有两个角色，即投票者或制造者。投票者节点被允许投票，而制造者节点是创建新块的节点。根据设计，一个节点可以有、没有或只有一个权限。

网络管理员

该组件为许可网络提供访问控制层。

法定网络中的节点可以扮演多种角色，例如，允许创建新块的标记节点。交易隐私是通过使用加密技术和某些交易只能被相关参与者看到的概念来提供的。这个想法类似于 Corda 在第 13 章、 Hyperledger 中讨论的私人交易的想法。由于允许在区块链进行公开和私下交易，国家数据库被分成两个数据库，分别代表私下和公开交易。因此，有两棵独立的 Patricia-Merkle 树代表网络的私有和公有状态。私有契约状态散列用于在交易方之间的私有交易中提供共识证据。

法定网络中的交易由各种元素组成，例如接收者、发送者的数字签名(用于识别交易发起者)、可选的金额、被允许查看交易的可选参与者列表、以及在私人交易的情况下包含散列的字段。

事务在到达目的地之前要经过几个步骤。这些步骤详细描述如下:

用户应用程序(DApps)通过区块链网络提供的 API 将事务发送到法定节点。这还包含收件人地址和交易数据。
然后，API 对有效载荷进行加密，并应用任何其他必要的加密算法，以确保交易的私密性，然后发送给交易管理器。加密有效载荷的散列也在这一步计算。
收到交易后，交易管理器验证交易发送方的签名并存储消息。
先前加密的有效负载的散列被发送到法定节点。
一旦法定节点开始验证包含私有事务的块，它就向事务管理器请求更多相关数据。
一旦事务管理器收到这个请求，它就将加密的有效负载和相关的对称密钥发送给请求者法定节点。
一旦法定节点获得所有数据，它就会解密有效负载，并将其发送到 EVM 进行执行。这就是 Quorum 在区块链上使用对称加密实现隐私的方式，同时它能够分别使用本机以太坊协议和 EVM 进行消息传输和执行。

类似的概念，但在几个方面有很大不同，以前已经以 HydraChain 的形式提出，它基于以太坊区块链，允许创建许可的分布式分类账。

Quorum 可在https://github.com/jpmorganchase/quorum下载。

泰佐斯

Tezos 是一种通用的自修正加密分类帐，这意味着它不仅允许对区块链的状态达成分散共识，还允许对协议和节点如何随时间演进达成共识。Tezos 的开发旨在解决比特币协议中的限制，如硬分叉、成本、PoW 导致的采矿权力集中、有限的脚本能力和安全问题等问题。它是用一种叫做 OCaml 的纯函数式语言开发的。

原始研究论文可在https://www.tezos.com/static/papers/white_paper.pdf获得。

Tezos 分布式账本的架构分为三层:网络层、共识层和事务层。这种分解允许协议以分散的方式发展。为此，在 Tezos 中实现了一个通用的网络外壳，负责维护区块链，它由共识层和事务层的组合来表示。这个外壳提供了网络和协议之间的接口层。

还引入了种子协议的概念，它被用作一种机制，允许网络上的利益相关者批准对协议的任何更改。

与从创世块开始的传统区块链相比，泰佐斯区块链从种子协议开始。

该 seed 协议负责定义区块链中的修订程序，甚至修订协议本身。Tezos 中的奖励机制是基于 PoS 算法的，因此没有挖掘需求。

合同脚本语言已经在 Tezos 中开发出来，用于编写智能合同，这是一种基于栈的图灵完全语言。Tezos 中的智能契约是形式上可验证的，这使得代码可以从数学上证明其正确性。

Tezos 最近通过 ICO 完成了 2.32 亿美元的众筹。他们的公共网络将于 2018 年在 Q1 发布。

Tezos 代码可在 https://github.com/tezos/tezos 获得。

见上图

基于云的存储的现有模型都是集中式解决方案，可能会也可能不会像用户期望的那样安全。需要一个安全、高度可用、最重要的是去中心化的云存储系统。Storj 旨在提供基于区块链的分散式分布式存储。它是一个由社区共享的云，而不是一个中央组织。它允许在充当自治代理的节点之间执行存储契约。这些代理(节点)执行各种功能，例如数据传输、验证和执行数据完整性检查。

核心概念是基于被称为 Kademlia 的分布式哈希表 ( DHTs )，然而该协议通过在 Storj 中添加新的消息类型和功能得到了增强。它还实现了一个名为 Quasar 的对等发布/订阅 ( 发布/订阅)机制，确保消息成功到达对存储合同感兴趣的节点。这是通过称为主题的基于布隆过滤器的存储契约参数选择机制来实现的。

Storj 通过网络以加密格式存储文件。在将文件存储在网络上之前，会使用 AES-256-CTR 对称加密对其进行加密，然后以分布式方式一部分一部分地存储在网络上。这个将文件分割成碎片的过程被称为分片，它可以提高网络的可用性、安全性、性能和隐私性。此外，如果一个节点发生故障，碎片仍然可用，因为默认情况下，单个碎片存储在网络上的三个不同位置。

它维护一个区块链，作为一个共享的分类帐，并实现标准的安全功能，如公钥/私钥加密和哈希函数，类似于任何其他区块链。由于该系统基于同行之间的硬盘共享，任何人都可以通过共享硬盘上的额外空间做出贡献，并通过 Storj 自己的加密货币 Storjcoin X ( SJCX )获得报酬。SJCX 是作为交易对手资产开发的，利用交易对手(比特币区块链)进行交易。这个现在已经迁移到以太坊了。

详细讨论见https://blog . storj . io/post/158740607128/migration-from-country-to-ether eum。在 https://github.com/Storj/的可获得 Storj 代码。

迈德赛夫

这是另一个类似 Storj 的分布式存储系统。用户因其对网络的存储空间贡献而获得 Safecoin 支付。这种支付机制由资源证明管理，确保用户提交给网络的磁盘空间可用，否则 Safecoin 的支付将相应下降。文件被加密并分成小部分，然后传输到网络上进行存储。

MaidSafe 引入了另一个概念机会缓存,这是一种在物理上更靠近访问请求来源的位置创建频繁访问数据副本的机制，可提高网络性能。安全网络的另一个新颖特征是，它自动删除网络上的任何重复数据，从而降低存储需求。

此外，还引入了搅动的概念，这基本上意味着数据在网络上不断移动，这样数据就不会被恶意对手锁定。它还在网络上保留多个数据副本，以便在某个节点离线或出现故障时提供冗余。

BigchainDB

这是一个可伸缩的区块链数据库。严格来说，它本身并不是一个区块链，而是通过提供一个分散的数据库来补充区块链技术。其核心是一个分布式数据库，但增加了区块链的属性，如去中心化、不变性和处理数字资产。它还允许使用 NoSQL 来查询数据库。

它的目的是在一个分散的生态系统中提供一个数据库，不仅处理是分散的(区块链)或文件系统是分散的(例如 IPFS)，而且数据库也是分散的。这使得整个应用生态系统去中心化。

这在https://www.bigchaindb.com/有售。

多链

MultiChain 是一个开发和部署私有区块链的平台。它基于比特币代码，解决了安全性、可扩展性和隐私问题。这是一个高度可配置的区块链平台，允许用户设置不同的区块链参数。它通过粒度许可层支持控制和隐私。多链安装非常快。

安装文件的链接可在http://www.multichain.com/download-install/获得。

嫩薄荷

Tendermint 是一种为应用程序提供 BFT 共识机制和状态机复制功能的软件。它的主要动机是开发一个通用的、安全的、高性能的复制状态机。

Tendermint 中有两种成分，将在下一节中介绍。

嫩薄荷核

这是一个共识引擎，能够在网络中的每个节点上安全复制事务。

Tendermint 套接字协议(TMSP)

这是一个应用程序接口协议，允许与任何编程语言接口来处理事务。

Tendermint 允许应用程序过程和共识过程的解耦，这允许任何应用程序受益于共识机制。

Tendermint 共识算法是一种基于回合的机制，其中验证器节点在每一回合中提出新的块。使用锁定机制来确保防止选择两个不同的块在区块链的相同高度提交的情况。每个验证器节点维护包含事务的块的完整本地复制分类帐。每个块包含一个头，它由以前的块散列、块提议的时间戳、当前块高度和块中存在的所有事务的 Merkle 根散列组成。

Tendermint 最近被用于Cosmos(https://Cosmos . network)，这是一个区块链的网络，允许运行在 BFT 共识算法上的不同链之间的互操作性。该网络中的区块链称为区域。Cosmos 中的第一个区域称为 Cosmos hub，它实际上是一个公共区块链，负责向其他区块链提供连接服务。为此，hub 使用区块链间通信 ( IBC )协议。IBC 协议支持两种类型的交易，称为IBCBlockCimmitTx和IBCPacketTx。第一种类型用于向任何一方提供区块链中最新块散列的证明，而后一种类型用于提供数据源认证。从一个区块链到另一个的包通过首先向目标链张贴证明来发布。接收(目标)链检查该证明，以便验证发送链确实已经发布了该分组。此外，它还有自己的原生货币 Atom。该方案通过允许多个区块链连接到集线器来解决可伸缩性和互操作性问题。

嫩薄荷在 https://tendermint.com/有售。

平台和框架

本节涵盖了为增强现有区块链解决方案的体验而开发的各种平台。

厄里斯

厄里斯不是一个单一的区块链，它是一个开放的模块化平台，由 Monax 开发，用于开发基于区块链的生态系统应用程序。它提供了各种框架、SDK 和工具，可以加速区块链应用程序的开发和部署。

厄里斯应用程序平台背后的核心思想是通过区块链后端支持生态系统应用程序的开发和管理。它允许与多个区块链集成，并支持各种第三方系统与各种其他系统交互。

这个平台利用了用 Solidity 语言编写的智能合同。它可以与区块链互动，如以太坊或比特币。交互可以包括连接命令、启动、停止、断开以及新区块链的创建。在厄里斯，与设置和与区块链互动相关的复杂性已经被抽象掉了。对于不同的区块链，所有的命令都是标准化的，并且相同的命令可以跨平台使用，而不管所针对的区块链类型是什么。

生态系统应用可以包括厄里斯平台，使 API 网关允许遗留应用连接到密钥管理系统、共识引擎和应用引擎。厄里斯平台提供了各种工具包，用于向开发者提供各种服务。这些模块描述如下:

链:这允许区块链的创建和交互。
包:这允许智能合约的开发。
密钥:用于密钥管理和签名操作。
文件:这允许与分布式数据管理系统一起工作。它可用于与文件系统(如 IPFS 和数据湖)进行交互。
服务:这公开了一组允许管理和集成生态系统应用程序的服务。

厄里斯还开发了几个 SDK，允许开发和管理生态系统应用程序。这些 SDK 包含经过全面测试的智能合约，可满足特定的业务需求和要求。比如一个金融 SDK，保险 SDK，物流 SDK。还有一个基础 SDK，作为管理生态系统应用程序生命周期的基本开发工具包。

Monax 已经开发了自己的名为eris:db的许可区块链客户端。这是一个基于 PoS 的区块链系统，允许与许多不同的区块链网络集成。eris:db客户端由四个组件组成:

共识:这是基于之前讨论过的 Tendermint 共识机制
虚拟机:厄里斯使用 EVM，因此它支持 Solidity 编译的契约
权限层:作为一个有权限的账本，厄里斯提供了一个访问控制机制，可以用来为网络上的不同实体分配特定的角色
接口:它提供了各种命令行工具和 RPC 接口来支持与后端区块链网络的交互

以太坊区块链和eris:db的关键区别在于eris:db利用了实用的拜占庭容错 ( PBFT )算法，该算法被实现为基于存款的利害关系证明(DPOS 系统)，而以太坊使用 power。此外，eris:db使用 ECDSA ed22519曲线方案，而以太坊使用secp256k1算法。最后，它在顶层有一个访问控制层，而以太坊是一个公共区块链。

厄里斯是一个功能丰富的应用平台，提供了大量的工具包和服务来开发基于区块链的应用程序。

在https://monax.io/有售。

摘要

本章从介绍替代区块链开始，分为两个主要部分讨论区块链和平台。区块链技术是一个非常蓬勃发展的领域，因为现有解决方案中的这种变化非常迅速，几乎每天都有新的相关技术或工具推出。在这一章中，介绍了精心选择的平台和区块链。考虑了几个解决方案，以补充前几章介绍的材料，例如，支持区块链发展的厄里斯。还讨论了新区块链(如 Kadena)、各种新协议(如 Ripple)以及侧链和驱动链等概念。

本章涵盖的材料旨在为读者感兴趣的领域的更深入研究提供坚实的基础。如前所述，区块链是一个发展非常迅速的领域，还有许多其他区块链提案项目，如 Tau-Chain、HydraChain、Elements、CREDITS 等，本章中没有讨论。鼓励读者关注这一领域的发展，使自己跟上这一快速发展领域的进步。

在下一章中，我们将探讨区块链如何被用于其原始用途之外，即加密货币。我们将讨论各种用例，尤其是区块链在物联网中的使用。

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