區(qū)塊鏈技術(shù)被認(rèn)為是繼蒸汽機(jī)、電力、信息互聯(lián)網(wǎng)科技之后最有潛質(zhì)引發(fā)生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系革命的核心技術(shù)。當(dāng)前區(qū)塊鏈底層核心技術(shù)還未取得較大突破，區(qū)塊鏈技術(shù)離真正實(shí)用化還有較大差距，很多區(qū)塊鏈項(xiàng)目難以支撐實(shí)際落地應(yīng)用場(chǎng)景。因此，迫切需要對(duì)區(qū)塊鏈底層技術(shù)，尤其是基礎(chǔ)設(shè)施層面開展研發(fā)，為各行業(yè)區(qū)塊鏈應(yīng)用提供可靠技術(shù)支撐和保障，從而促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)在各行業(yè)真正的落地應(yīng)用。

BOS--Blockchain Operating System（即區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)），是BOS Global FoundaTIon（新加坡晟道全球基金會(huì)）聯(lián)合并委托無(wú)疆云鏈科技（北京）研發(fā)的面向?qū)嶋H經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的區(qū)塊鏈底層操作系統(tǒng)。

BOS系統(tǒng)旨在推動(dòng)區(qū)塊鏈進(jìn)入應(yīng)用時(shí)代。該系統(tǒng)面向價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)壹管理各種算力、存儲(chǔ)、通信及價(jià)值等資源，實(shí)現(xiàn)完全去中心化應(yīng)用，進(jìn)而支持價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，是領(lǐng)先的的區(qū)塊鏈底層基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，該系統(tǒng)全面支持應(yīng)用數(shù)據(jù)上鏈，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈落地應(yīng)用，也實(shí)現(xiàn)了實(shí)體經(jīng)濟(jì)入鏈，使區(qū)塊鏈更深層次上擁有內(nèi)在價(jià)值。

BOS系統(tǒng)的創(chuàng)新實(shí)踐主要包括六大核心技術(shù)創(chuàng)新和算法創(chuàng)新，以及支持應(yīng)用入鏈的價(jià)值流轉(zhuǎn)體系構(gòu)建。技術(shù)創(chuàng)新包括：

1.采用哈希偏序圖（HashPOG）構(gòu)建交易和區(qū)塊的基礎(chǔ)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，并支持分片自治和片間協(xié)作，從而支持海量交易的高效處理；

2.采用去中心化隨機(jī)共識(shí)算力選舉框架機(jī)制和多階段工作量證明共識(shí)計(jì)算算法（DSTPOW），既大規(guī)模提高了交易的處理速度，又顯著減少超級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)“去中心化”思想產(chǎn)生的潛在威脅，還極大提高了抗超級(jí)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)攻擊能力，從而確保分布式賬本的不可篡改性；

3.采用完全去中心化的分布式存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)（EMSC）和基于透明鏡像的客戶端高效存儲(chǔ)訪問(wèn)機(jī)制，構(gòu)建了基于價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的去中心化存儲(chǔ)系統(tǒng)及高效壹致的訪問(wèn)能力，確保各種數(shù)字資產(chǎn)的自主存在和授權(quán)訪問(wèn)。也從根本上建立價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行基礎(chǔ)；

4.采用事件驅(qū)動(dòng)自主運(yùn)行的事務(wù)型智能合約（EPTSC），可確保多個(gè)關(guān)聯(lián)的EPTSC智能合約聯(lián)動(dòng)式事務(wù)化運(yùn)行，并且支持任意程序語(yǔ)言編寫該智能合約。EPTSC智能合約將促進(jìn)各行業(yè)方便、安全、自動(dòng)地應(yīng)用智能合約，極大簡(jiǎn)化人力成本、并提高鏈上應(yīng)用效率；

5.將區(qū)塊鏈所涉及的眾多技術(shù)整合為標(biāo)準(zhǔn)化的底層基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，并以此提高上層行業(yè)應(yīng)用鏈及鏈上應(yīng)用的開發(fā)效率和質(zhì)量。建立了跨平臺(tái)的鏈上應(yīng)用集成開發(fā)環(huán)境及最大化的零代碼開發(fā)機(jī)制。支持任意多的行業(yè)應(yīng)用鏈的零代碼創(chuàng)建與統(tǒng)壹運(yùn)營(yíng)，行業(yè)應(yīng)用鏈的經(jīng)營(yíng)者無(wú)需關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)本身，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)本質(zhì)功能。

6.建立多層鏈結(jié)構(gòu)（HGMBC），鏈鏈之間以分層形態(tài)連接，有效支持應(yīng)用上鏈，資產(chǎn)上鏈。

以上核心技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)用，使BOS系統(tǒng)具備抗惡意攻擊，抗雙花攻擊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，DSTPOW共識(shí)算法幾乎完美解決BTC礦池集中和EOS算力節(jié)點(diǎn)過(guò)于集中的問(wèn)題，存儲(chǔ)體系的建立真正使應(yīng)用數(shù)據(jù)直接上鏈，極大拓展了鏈上應(yīng)用開發(fā)邊界。

BOS系統(tǒng)依托技術(shù)優(yōu)勢(shì)尤其創(chuàng)新構(gòu)建了區(qū)塊鏈價(jià)值運(yùn)轉(zhuǎn)體系，引入權(quán)益分配機(jī)制，進(jìn)而支持各種法幣和各種數(shù)字流通物的逐層價(jià)值流轉(zhuǎn)。

無(wú)疆科技技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)擁有核心技術(shù)實(shí)力，自主開發(fā)公鏈源代碼，同時(shí)在版權(quán)保護(hù)、分布式存儲(chǔ)、區(qū)塊鏈技術(shù)提升、5G網(wǎng)底層操作系統(tǒng)、云計(jì)算以及邊緣計(jì)算等方面均擁有自己的專利與優(yōu)勢(shì)能力。無(wú)疆科技創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)是自身同時(shí)具備財(cái)經(jīng)背景與技術(shù)背景的融合型團(tuán)隊(duì)，在商業(yè)價(jià)值體系構(gòu)建與技術(shù)開發(fā)方面擁有不可多得的實(shí)力。

BOS系統(tǒng)開發(fā)總體目標(biāo)

1. BOS系統(tǒng)的價(jià)值主張

我們追求的價(jià)值目標(biāo)是：針對(duì)性提出完備的技術(shù)及系統(tǒng)運(yùn)行方案，為建立未來(lái)社會(huì)大協(xié)作平臺(tái)打造完善的基礎(chǔ)設(shè)施。我們將憧景建立區(qū)塊鏈經(jīng)濟(jì)體，這將是人類社會(huì)在發(fā)明國(guó)家、公司等制度載體之后更高層級(jí)的偉大創(chuàng)造。每壹個(gè)區(qū)塊鏈經(jīng)濟(jì)體將是由核心的共識(shí)機(jī)制下信任機(jī)器驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，自組織社區(qū)成員積極參與，token令牌承載價(jià)值及分配機(jī)制三方面組成，并將人類社會(huì)既往的經(jīng)濟(jì)成果轉(zhuǎn)化在區(qū)塊鏈經(jīng)濟(jì)體中，以更高效、低成本、更公平的方式實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的資源配置方式。

以區(qū)塊鏈技術(shù)解決經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中去中間、去中介需求已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)生活的進(jìn)壹步發(fā)展的主要趨勢(shì)，這壹?xì)v史趨勢(shì)無(wú)人可擋，關(guān)鍵是突破區(qū)塊鏈發(fā)展的技術(shù)、社會(huì)層面的問(wèn)題與約束。而如何突破當(dāng)前區(qū)塊鏈發(fā)展的基礎(chǔ)痛點(diǎn)，我們給出的方案是：

針對(duì)基礎(chǔ)痛點(diǎn)1：需要對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)做多維度的技術(shù)創(chuàng)新和內(nèi)涵充實(shí)，從而使得區(qū)塊鏈完全勝任各種行業(yè)應(yīng)用，即區(qū)塊鏈技術(shù)必須落地到行業(yè)應(yīng)用，而不只是停留在虛擬貨幣這個(gè)層面上空轉(zhuǎn)；

針對(duì)基礎(chǔ)痛點(diǎn)2：需要對(duì)區(qū)塊鏈領(lǐng)域的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化梳理、個(gè)鏈簡(jiǎn)單化管理、應(yīng)用敏捷化開發(fā)、生態(tài)開放化治理等方面進(jìn)行深度研討并建立基礎(chǔ)系統(tǒng)。

針對(duì)基礎(chǔ)痛點(diǎn)3：在BOS系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)支撐基礎(chǔ)之上，融合實(shí)體經(jīng)濟(jì)規(guī)律，建立區(qū)塊鏈內(nèi)在價(jià)值循環(huán)，形成真實(shí)價(jià)值支撐。逐步完善行業(yè)上鏈技術(shù)與價(jià)值流轉(zhuǎn)體系，形成區(qū)塊鏈經(jīng)濟(jì)體，為人類跨國(guó)界超規(guī)模協(xié)作建立典范。

2. BOS系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)制高點(diǎn)

圖：區(qū)塊鏈4.0時(shí)代—區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)BOS

如上圖所示，BOS系統(tǒng)的追求目標(biāo)是將區(qū)塊鏈打造成下壹代互聯(lián)網(wǎng)即價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)（Value Internet）的底層核心基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為實(shí)體經(jīng)濟(jì)各行業(yè)應(yīng)用提供可定制化區(qū)塊鏈的創(chuàng)建，并支持快速高效開發(fā)鏈上應(yīng)用，從而實(shí)質(zhì)性地推動(dòng)區(qū)塊鏈在各行業(yè)中實(shí)踐的水平和深度，全面促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)（生產(chǎn)、生活）區(qū)塊鏈經(jīng)濟(jì)體的建立。

BOS——即區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)。將構(gòu)建惠及所有區(qū)塊鏈開發(fā)者和用戶的技術(shù)平臺(tái)，支持盡可能多的數(shù)據(jù)、軟件和分布式應(yīng)用的資源調(diào)用、程序等可以上鏈運(yùn)行，并建立友好的用鏈界面，為所有鏈上開發(fā)提供必要和充分的服務(wù)和接口。

我們力促BOS系統(tǒng)成為下壹代價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的核心組件----“區(qū)塊鏈作業(yè)系統(tǒng)”。

3. BOS系統(tǒng)的總體目標(biāo)

BOS系統(tǒng)的總體目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)我們對(duì)區(qū)塊鏈4.0時(shí)代的價(jià)值主張，為下壹代價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)（Value Internet）構(gòu)建基于區(qū)塊鏈（即“BOS公鏈核”）的底層核心基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為各行業(yè)應(yīng)用提供可定制化行業(yè)應(yīng)用區(qū)塊鏈的創(chuàng)建及運(yùn)營(yíng)管理的全方位服務(wù)，并確保價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的去中心化和各種網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用，打造價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)核心組件“區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)”，全力促進(jìn)生產(chǎn)生活等社會(huì)活動(dòng)在價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)壹步發(fā)展。

4. BOS系統(tǒng)的核心服務(wù)

BOS系統(tǒng)基于“BOS公鏈核”，如下圖所示：

圖：基于BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)的價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)

BOS公鏈核基礎(chǔ)運(yùn)行平臺(tái)為上述所有服務(wù)提供信用背書和價(jià)值流轉(zhuǎn)支撐。

5. BOS系統(tǒng)體系構(gòu)架

BOS系統(tǒng)的體系構(gòu)架如下圖所示包括三個(gè)維度，分別是運(yùn)行時(shí)維度、資源維度、算法維度。

從運(yùn)行時(shí)維度上看，BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)中包括了“BOS公鏈核”、“行業(yè)母鏈”、“應(yīng)用（子）鏈”、以及“鏈上應(yīng)用”等四個(gè)層次的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)。

從資源維度上看，BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)中包括了“算力”、“存儲(chǔ)”、“通信”、以及“價(jià)值”等四個(gè)層次的資源管理。

從算法維度上看，BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)中為全網(wǎng)所有行業(yè)母鏈、應(yīng)用（子）鏈提供區(qū)塊鏈各種作業(yè)業(yè)務(wù)的函數(shù)庫(kù)、軟件包以及軟件服務(wù)，從而避免各行業(yè)應(yīng)用鏈的關(guān)于上述區(qū)塊鏈作業(yè)業(yè)務(wù)的重復(fù)開發(fā)、確保所有行業(yè)應(yīng)用鏈的代碼質(zhì)量和運(yùn)行效率，最大化地保證各種網(wǎng)絡(luò)資源、人力資源的高效利用。

BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)主要提供（但不限于）如下服務(wù)：

1）應(yīng)用區(qū)塊鏈的創(chuàng)建；

2）應(yīng)用區(qū)塊鏈的運(yùn)營(yíng)；

3）應(yīng)用區(qū)塊鏈創(chuàng)世紀(jì)塊管理；

4）應(yīng)用區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制管理；

5）應(yīng)用區(qū)塊鏈存儲(chǔ)機(jī)制管理；

6）應(yīng)用區(qū)塊鏈的跨鏈合并融合；

7）應(yīng)用區(qū)塊鏈的跨鏈價(jià)值交換；

8）資產(chǎn)上鏈及確權(quán)服務(wù)；

9）核心函數(shù)服務(wù)庫(kù)管理；

10）自主式智能合約及模板管理；

11）通用任務(wù)虛擬機(jī)管理；

12）全局統(tǒng)壹用戶的匿名與認(rèn)證；

13）全局統(tǒng)壹算力的管理與調(diào)度；

14）全局統(tǒng)壹存儲(chǔ)的管理與分配；

15）全局統(tǒng)壹價(jià)值的管理與流轉(zhuǎn)；

16）去中心化分布式應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)。

BOS系統(tǒng)區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

BOS系統(tǒng)的區(qū)塊鏈采用基于統(tǒng)壹BOS公鏈（即基礎(chǔ)公鏈）的大規(guī)模多層連接構(gòu)（HGMBC），BOS公鏈采用哈希偏序圖（hashPOG）鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、其包含且超越已有的單鏈結(jié)構(gòu)，支持大規(guī)模并行交易事務(wù)吞吐量TPS，支持海量行業(yè)應(yīng)用能夠順利在鏈上低成本高效率可信化開展各種業(yè)務(wù)。

1. 公鏈區(qū)塊鏈的基本結(jié)構(gòu)

BOS公鏈的基本結(jié)構(gòu)采用哈希偏序圖（簡(jiǎn)寫為HashPOG）結(jié)構(gòu)，其可以同時(shí)在多結(jié)點(diǎn)進(jìn)行交易處理，能夠大規(guī)模提高交易事務(wù)吞吐量TPS，支持應(yīng)用能真正上鏈，如下圖所示：

圖：基于哈希偏序圖的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

由上圖所示，整個(gè)BOS系統(tǒng)從BOS創(chuàng)世紀(jì)塊開始，所有交易和區(qū)塊嚴(yán)格按時(shí)序先后并串行生成哈希偏序圖系統(tǒng)，該HashPOG的優(yōu)點(diǎn)如下：

1.嚴(yán)格地遵循分布式離散事件時(shí)間序列演化；

2.支持區(qū)塊鏈的“分片自治”并行處理；

3.支持區(qū)塊鏈的“片間協(xié)作”及“片間流轉(zhuǎn)”。

由于HashPOG天然地支持多區(qū)塊并行記賬，相比傳統(tǒng)的比特幣等區(qū)塊鏈技術(shù)而言，其大大提高了系統(tǒng)的交易處理能力（即TPS），關(guān)于交易處理能力如何滿足大規(guī)模交易需求的技術(shù)論證在本文的《BOS的共識(shí)機(jī)制》壹章中詳細(xì)給出。

2. 應(yīng)用鏈的基本結(jié)構(gòu)

BOS系統(tǒng)中的應(yīng)用區(qū)塊鏈既可以采用哈希偏序圖鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，也可以采用傳統(tǒng)單線索鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。

圖：傳統(tǒng)單線索鏈?zhǔn)絽^(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

BOS系統(tǒng)為應(yīng)用區(qū)塊鏈的創(chuàng)建提供選擇區(qū)塊鏈基本結(jié)構(gòu)的機(jī)制，并寫入到行業(yè)應(yīng)用區(qū)塊鏈的“創(chuàng)世塊”中。應(yīng)用區(qū)塊鏈壹經(jīng)創(chuàng)建，便按照事先標(biāo)明的區(qū)塊鏈基本結(jié)構(gòu)來(lái)拓展該區(qū)塊鏈。

BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)支持創(chuàng)建多種類型的應(yīng)用鏈，包括：1）應(yīng)用公鏈；2）應(yīng)用聯(lián)盟鏈；3）應(yīng)用私鏈

3. BOS生態(tài)的復(fù)合多層鏈結(jié)構(gòu)

圖：BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)的樹狀復(fù)合多層鏈物理結(jié)構(gòu)

BOS系統(tǒng)整合了已有的側(cè)鏈技術(shù)（Sidechains），從而可以整合任意多個(gè)應(yīng)用鏈（即應(yīng)用鏈及其子鏈），實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用鏈與BOS公鏈之間的價(jià)值流轉(zhuǎn)。

BOS系統(tǒng)采用統(tǒng)壹BOS公鏈且并行多個(gè)應(yīng)用鏈的樹狀復(fù)合多層鏈構(gòu)架，整體形成壹棵基于BOS公鏈為主樹干、應(yīng)用鏈為枝干的大樹，而每個(gè)應(yīng)用鏈又可創(chuàng)建多個(gè)行業(yè)應(yīng)用子鏈，所有應(yīng)用鏈均可采用前述各種多鏈或單鏈結(jié)構(gòu)。

從底層往上層看分別為BOS基礎(chǔ)公鏈、應(yīng)用鏈、應(yīng)用子鏈等多層鏈結(jié)構(gòu)。BOS系統(tǒng)的最底層為BOS基礎(chǔ)公鏈，其由BOS公鏈的創(chuàng)世紀(jì)區(qū)塊（即上圖中的Genis Main）嚴(yán)格定義。由此建立起整體BOS操作系統(tǒng)的公共記賬體系，即整個(gè)記賬生態(tài)體系由BOS系統(tǒng)統(tǒng)壹建立和管理。

BOS系統(tǒng)的共識(shí)機(jī)制

共識(shí)機(jī)制是所有區(qū)塊鏈系統(tǒng)的核心，其重要前提是去中心化以及算力節(jié)點(diǎn)與數(shù)目不固定。以比特幣為代表的工作量證明（PoW）共識(shí)算法以算力強(qiáng)弱作為挖礦“按勞取酬”的依據(jù)，很難人為作弊，但是電力耗費(fèi)巨大、確認(rèn)時(shí)間長(zhǎng)，并且由于礦池算力的逐漸集中，使得最初的去中心化演變成了中心化現(xiàn)實(shí)。而以點(diǎn)點(diǎn)幣、以太坊為代表的股權(quán)證明機(jī)制（PoS）、以比特股為代表的授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制（DPoS）雖然大大降低了能耗、且確認(rèn)時(shí)間變短，但是容易被人為操控（即超級(jí)節(jié)點(diǎn)作惡），并且由于超級(jí)節(jié)點(diǎn)的存在也使得共識(shí)機(jī)制有轉(zhuǎn)變?yōu)橹行幕臐撛诳赡堋?/p>

BOS系統(tǒng)的區(qū)塊鏈采用去中心化（算力）隨機(jī)多階段工作量共識(shí)機(jī)制（簡(jiǎn)稱DSTPOW），其包括兩部分即“去中心化隨機(jī)共識(shí)算力選舉框架+多階段工作量證明算法”，是無(wú)疆科技獨(dú)創(chuàng)的壹種完全去中心化高效共識(shí)機(jī)制。

1. 去中心化隨機(jī)共識(shí)算力選舉框架

BOS系統(tǒng)的公鏈采用去中心化隨機(jī)多階段工作量共識(shí)機(jī)制（簡(jiǎn)稱DSTPOW），其首要核心是候選共識(shí)算力的選舉問(wèn)題。

圖：去中心化隨機(jī)共識(shí)算力選舉框架

由上圖所示，所有的算力節(jié)點(diǎn)都加入“算力大集市（即分布式礦池）”這個(gè)虛擬的中心（其本質(zhì)還是去中心化的集市），“算力大集市”中自發(fā)產(chǎn)生篩選出“備選算力池”，“備選算力池”的算力節(jié)點(diǎn)自發(fā)定時(shí)周期產(chǎn)生“選舉決策團(tuán)”，再由“選舉決策團(tuán)”定時(shí)選舉出“共識(shí)算力團(tuán)”和“監(jiān)督算力團(tuán)”，再將BOS系統(tǒng)中的大量交易分片處理后交由指定的“共識(shí)算力團(tuán)”進(jìn)行共識(shí)計(jì)算即挖礦記賬，而“監(jiān)督算力團(tuán)”負(fù)責(zé)監(jiān)督驗(yàn)證“共識(shí)算力團(tuán)”各算力節(jié)點(diǎn)的結(jié)果與信用。

所有的“選舉決策團(tuán)”、“共識(shí)算力團(tuán)”和“監(jiān)督算力團(tuán)”都是定時(shí)周期式地從“算力集市”中隨機(jī)標(biāo)明符合“信用閾值”標(biāo)準(zhǔn)的算力節(jié)點(diǎn)來(lái)動(dòng)態(tài)組成。

算力節(jié)點(diǎn)k的“信用值”的計(jì)算公式如下：

其中，為本周期i內(nèi)的信用增量值，由監(jiān)督工作量S、共識(shí)計(jì)算工作量D、選舉工作量V、持續(xù)在線時(shí)間T、系統(tǒng)激勵(lì)A(yù)的加權(quán)和組成。

另外，為邪惡因子，任何算力節(jié)點(diǎn)，壹旦作弊或者違規(guī)，則為零，即該算力節(jié)點(diǎn)“信用值”按規(guī)定降低直至無(wú)信用，無(wú)信用的算力節(jié)點(diǎn)無(wú)法再參與任何共識(shí)計(jì)算。

2. 多階段工作量證明共識(shí)計(jì)算算法

BOS系統(tǒng)的公鏈采用去中心化隨機(jī)多階段工作量共識(shí)機(jī)制（簡(jiǎn)稱DSTPOW），其第二個(gè)核心是具體共識(shí)算法，BOS系統(tǒng)中采用多階段工作量證明共識(shí)計(jì)算算法。

經(jīng)典的工作量證明（PoW）共識(shí)算法以算力的絕對(duì)強(qiáng)弱作為挖礦的激勵(lì)依據(jù)，自比特幣及各種其它區(qū)塊鏈系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)被公認(rèn)是最具公信力的。然而其對(duì)電力能耗的巨大浪費(fèi)也是不爭(zhēng)的事實(shí)，引起了人們對(duì)其不可持續(xù)性的擔(dān)憂。

事實(shí)上工作量證明（PoW）共識(shí)算法本質(zhì)上解決的是區(qū)塊鏈的不可（或者很難）篡改問(wèn)題。

BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)中的共識(shí)算法繼承了經(jīng)典的工作量證明（PoW）共識(shí)算法的優(yōu)點(diǎn)、又最大化規(guī)避經(jīng)典的工作量證明（PoW）共識(shí)算法的缺點(diǎn)，從而使得共識(shí)計(jì)算的公信力和可持續(xù)達(dá)到很好的平衡。

BOS區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)中的共識(shí)算法采用了多個(gè)（時(shí)間）階段的工作量證明（PoW）共識(shí)算法，即可以達(dá)到高效率記賬共識(shí)、又可以實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈賬本的不可篡改性。如下圖所示。

圖：多階段工作量證明共識(shí)計(jì)算算法

事實(shí)上，BOS系統(tǒng)中所采用的“多階段工作量證明共識(shí)計(jì)算算法”可以達(dá)到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越經(jīng)典的工作量證明（PoW）共識(shí)算法抵御“碰撞”的能力，甚至可以抵御未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)的“碰撞”能力。

我們將BOS系統(tǒng)的共識(shí)算法命名為沙海協(xié)議。

沙：在BOS區(qū)塊鏈的世界里，所有機(jī)器，節(jié)點(diǎn)，參與者都是壹粒沙，平等無(wú)差別；

海：大海是壹個(gè)整體，嚴(yán)格遵循潮汐規(guī)律。時(shí)間是抽象世界里唯壹的準(zhǔn)繩。

沙海協(xié)議：平等參與，均衡運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)可更改。

所有想踏入沙海的作惡者，沒(méi)有本領(lǐng)注定走不出去。

3. 海量交易吞吐量及安全的技術(shù)保障

BOS系統(tǒng)可以同時(shí)支持秒級(jí)交易響應(yīng)時(shí)間和大規(guī)模交易吞吐量，并確保交易的合法和不可篡改性，具體技術(shù)保障如下：

1.事件驅(qū)動(dòng)的賬戶可串行事務(wù)化交易模型，確保交易的合法性，并避免了雙花問(wèn)題；

2.所有交易和區(qū)塊嚴(yán)格地遵循分布式離散事件時(shí)間序列演化，從而構(gòu)哈希偏序圖鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，確保交易和區(qū)塊的可追溯性和合法性；

3.區(qū)塊鏈“分片自治”與BOS的去中心化隨機(jī)共識(shí)算力選舉機(jī)制，可以保證大規(guī)模交易的分片并行處理，并且不會(huì)產(chǎn)生巨量通信阻塞問(wèn)題，同時(shí)也可抵制51%算力暴力攻擊；

4.針對(duì)單個(gè)賬戶，BOS動(dòng)態(tài)隨機(jī)給出有限個(gè)共識(shí)算力節(jié)點(diǎn)、初始階段工作量證明共識(shí)算法以及事件驅(qū)動(dòng)的交易模式，確保了單筆交易的及時(shí)性，可以達(dá)到秒級(jí)交易響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)耗費(fèi)的共識(shí)計(jì)算資源可控；

5.BOS的多階段工作量證明共識(shí)計(jì)算算法，通過(guò)多個(gè)周期的共識(shí)計(jì)算，大大提高了區(qū)塊鏈賬本的不可篡改性和大大降低的公共賬本記賬的整體計(jì)算成本。

BOS系統(tǒng)的存儲(chǔ)體系

1. 基于去中心化的無(wú)疆存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

首先，BOS在互聯(lián)網(wǎng)全網(wǎng)范圍內(nèi)構(gòu)建基于分布式哈希映像的P2P透明存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)（EMSC，即自治存儲(chǔ)計(jì)算池，面向應(yīng)用建立了統(tǒng)壹的自治文件系統(tǒng)平臺(tái)），該存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)不依賴于任何壹個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，并允許任何壹個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)加入和退出，從而構(gòu)造出可海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的透明存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC，這壹虛擬存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC將有效支撐BOS中同時(shí)保留交易數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)（即數(shù)字化資產(chǎn)）的任務(wù)。

圖：P2P透明存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC

如上圖所示，采用團(tuán)隊(duì)擁有專利技術(shù)的邊緣計(jì)算理論模型建立基于全球算力分配的無(wú)限存儲(chǔ)空間，并引入算力機(jī)制，使得存儲(chǔ)和計(jì)算同時(shí)成為自主節(jié)點(diǎn)獲得激勵(lì)的必要條件，即去中心化自主存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)--無(wú)疆存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。

無(wú)疆存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC既支持區(qū)塊鏈交易數(shù)據(jù)的去中心化存儲(chǔ)，也支持應(yīng)用數(shù)字資產(chǎn)的去中心化存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)各行各業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的鏈上運(yùn)營(yíng)，這是區(qū)塊鏈1.0、2.0、3.0時(shí)代所做不到的。

無(wú)疆存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC也將最大化支持但不依賴于星際文件系統(tǒng)IPFS，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)疆存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC與星際文件系統(tǒng)IPFS在存儲(chǔ)層的互通，同時(shí)發(fā)揮無(wú)疆存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC客戶端的優(yōu)勢(shì)。

2. 基于透明鏡像的客戶端高效存儲(chǔ)訪問(wèn)機(jī)制

引入BOS本項(xiàng)目聯(lián)合發(fā)起人李晉博士的專利技術(shù)---基于客戶端持久緩存的遠(yuǎn)程文件系統(tǒng)鏡像方法及系統(tǒng)（已授權(quán)，授權(quán)公告號(hào)CN103116618B）來(lái)實(shí)現(xiàn)眾多普通用戶高效訪問(wèn)前述存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC中的數(shù)據(jù)，且無(wú)需全部下載BOS系統(tǒng)中的交易數(shù)據(jù)，如下圖所示。

圖：基于客戶端持久緩存的P2P透明存儲(chǔ)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)EMSC

這壹點(diǎn)明顯優(yōu)于當(dāng)前以比特幣BTC為首的各種存儲(chǔ)技術(shù)，目前比特幣的賬本數(shù)據(jù)已達(dá)到203GB以上，作為普通用戶，要想在BTC上交易的前提只能提前下載這么大的賬本數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有其它代理方式都將普通用戶置于危險(xiǎn)之中。

BOS系統(tǒng)的智能合約

智能合約（Smart Contract）由計(jì)算機(jī)科學(xué)家Nick Szabo在1994年提出，然而只有到了比特幣和以太坊為代表的區(qū)塊鏈初創(chuàng)時(shí)代時(shí)智能合約才有了現(xiàn)實(shí)的需求和運(yùn)行基礎(chǔ)。智能合約本質(zhì)上是以信息化方式傳播、驗(yàn)證或執(zhí)行合同的計(jì)算機(jī)協(xié)議，智能合約允許在沒(méi)有第三方的情況下進(jìn)行可信交易，這些交易可追蹤且不可逆轉(zhuǎn)。

盡管今天的以太坊智能合約和以太坊虛擬機(jī)（EVM）已經(jīng)支持圖靈完全的通用計(jì)算，但是還有很多期待完善發(fā)展的方面。

1. 傳統(tǒng)智能合約的不足

1.安全性及私密性問(wèn)題

2.壹致性問(wèn)題

3.自動(dòng)化執(zhí)行問(wèn)題

4.全新程序語(yǔ)言問(wèn)題

5.智能合約的開發(fā)效率問(wèn)題

2. BOS系統(tǒng)智能合約的特點(diǎn)

BOS系統(tǒng)中提供了壹種新型的事件驅(qū)動(dòng)自主運(yùn)行的事務(wù)型智能合約（簡(jiǎn)稱EPTSC），其將在更廣泛和深入的行業(yè)應(yīng)用中成為更主流的開發(fā)與應(yīng)用形式。EPTSC具有特點(diǎn)如下：

1.高安全性及私密性

基于BOS項(xiàng)目聯(lián)合發(fā)起人之壹李晉博士的專利技術(shù)，EPTSC智能合約的代碼和數(shù)據(jù)被封裝在特定容器，并且可有效利用Intel SGX等硬件技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在非可信計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的安全運(yùn)行，用戶無(wú)需擔(dān)心EPTSC代碼和數(shù)據(jù)的泄露等安全隱患。

2.壹致性問(wèn)題

EPTSC智能合約支持基于BOS系統(tǒng)中哈希偏序圖（hashPOG）的事務(wù)型交易和區(qū)塊的共識(shí)計(jì)算，從而確保多個(gè)關(guān)聯(lián)的EPTSC智能合約聯(lián)動(dòng)式事務(wù)化運(yùn)行，所有EPTSC智能合約要么完全執(zhí)行成功，要么什麼都不會(huì)發(fā)生，從而確保區(qū)塊鏈不會(huì)污染和數(shù)據(jù)不壹致性。

3.自動(dòng)化執(zhí)行問(wèn)題

EPTSC智能合約支持事件驅(qū)動(dòng)、自主運(yùn)行的狀態(tài)機(jī)式智能合約模型，EPTSC智能合約模型完全支持多個(gè)相關(guān)聯(lián)的EPTSC智能合約聯(lián)動(dòng)式事務(wù)化運(yùn)行，并確保監(jiān)控多個(gè)關(guān)聯(lián)的EPTSC智能合約的終止條件，不會(huì)無(wú)期限運(yùn)行（除非開發(fā)者主動(dòng)申請(qǐng)）；另外EPTSC智能合約引入AI智能來(lái)實(shí)現(xiàn)自我疊代升級(jí)，從而更具智能性。

4.全新程序語(yǔ)言問(wèn)題

EPTSC智能合約可以支持任何程序語(yǔ)言的智能合約，BOS系統(tǒng)將對(duì)針對(duì)EPTSC智能合約抽象出若干低級(jí)原語(yǔ)服務(wù)，從而為高層的EPTSC智能合約編程代碼提供便利的統(tǒng)壹的交易合約服務(wù)，這些原語(yǔ)服務(wù)獨(dú)立于任何程序語(yǔ)言，從而可以有效利用已有程序語(yǔ)言的軟件庫(kù)資源。

5.智能合約的開發(fā)效率問(wèn)題

BOS系統(tǒng)中支持EPTSC智能合約模板庫(kù)以及EPTSC智能合約高級(jí)原語(yǔ)服務(wù)，大大簡(jiǎn)化復(fù)雜EPTSC智能合約的開發(fā)過(guò)程和開發(fā)效率，并確保復(fù)雜智能合約的編寫質(zhì)量。EPTSC智能合約的上述特點(diǎn)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上均采用了BOS項(xiàng)目聯(lián)合發(fā)起人李晉博士的已有研究成果，限于項(xiàng)目的孵化和技術(shù)保密等原因，在此不做詳細(xì)技術(shù)展開。

總之，基于上述特點(diǎn)的EPTSC智能合約將廣泛促進(jìn)各行業(yè)更方便、安全、自動(dòng)地應(yīng)用智能合約，從而大大簡(jiǎn)化人力成本、并提高應(yīng)用效率。