Nerthus是一個(gè)基于DAG技術(shù)的通用的區(qū)塊鏈編程平臺(tái)，一個(gè)去中心化分布式區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)。Nerthus內(nèi)置圖靈完備的編程語(yǔ)言，用戶(hù)可以用之來(lái)建構(gòu)和定義他自己的各種特性，可以開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用與區(qū)塊鏈系統(tǒng)，可以發(fā)行自己的貨幣。

背景

DAG，英文全稱(chēng)是 Directed Acyclic Graph（有向無(wú)環(huán)圖）。在圖論中，如果一個(gè)有向圖無(wú)法從某個(gè)頂點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過(guò)若干條邊回到該點(diǎn)，這個(gè)圖則叫有向無(wú)環(huán)圖。下圖便是一個(gè)典型的有向無(wú)環(huán)圖。圓代表頂點(diǎn)，線(xiàn)叫邊，代表頂點(diǎn)與頂點(diǎn)之間的關(guān)系。

DAG 結(jié)構(gòu)由 IOTA 團(tuán)隊(duì)率先使用，之后 Byteball 借鑒 IOTA 的 DAG 結(jié)構(gòu)，并加以改進(jìn)。在 IOTA 中，要驗(yàn)證新的交易前，必須直接驗(yàn)證之前的兩個(gè)交易，這也使得在這兩個(gè)交易之前所有被驗(yàn)證過(guò)的交易得到間接驗(yàn)證。在 DAG 中，頂點(diǎn)代表交易，帶箭頭的線(xiàn)代表交易的驗(yàn)證關(guān)系。在 IOTA 中，有一個(gè)權(quán)重積分的概念，所謂權(quán)重積分是指它自身的權(quán)重與它驗(yàn)證過(guò)的所有交易的自身權(quán)重之和。在DAG 結(jié)構(gòu)中，交易總是自己創(chuàng)建并發(fā)布。從理論上看，攻擊者總是可以建構(gòu)比它要推翻掉的那個(gè)交易權(quán)重更高的交易用以雙花。Byteball 在 IOTA 的基礎(chǔ)上，做了改進(jìn)，引入主鏈與見(jiàn)證人概念，并鼓勵(lì)驗(yàn)證多個(gè)父輩交易單元。但是它在每個(gè)交易單元都有一個(gè)見(jiàn)證人列表，除了會(huì)造成單元數(shù)據(jù)變大之外，還會(huì)在惡意攻擊者嘗試雙花時(shí)，故意發(fā)布不同見(jiàn)證人列表的雙花單元引起混亂。同時(shí)他的確認(rèn)機(jī)制是沿著一條 MC 前行的，一路遇到多少見(jiàn)證人，這都將增加交易證驗(yàn)的復(fù)雜度與不確定性。雖然交易最終會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的確定性，但是交易確認(rèn)的時(shí)間是不確定的。NERTHUS 在 Byteball 的基礎(chǔ)上，做了進(jìn)一步的改進(jìn)——維護(hù)用戶(hù)級(jí)別的見(jiàn)證人列表。并受 DPOS 機(jī)制的啟發(fā)，交易單元一旦發(fā)布且經(jīng)所有見(jiàn)證人共同簽署的見(jiàn)證單元驗(yàn)證后，該交易單元就是最終確認(rèn)的。具體情況，將在后面詳細(xì)介紹。

單元

Nerthus 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用的不是像比特幣、以太坊那種傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)模式。而是采用一種 DAG（有向無(wú)環(huán)圖）結(jié)構(gòu)模式。

上圖是 DAG 的結(jié)構(gòu)模型，圓表示頂點(diǎn)，線(xiàn)條表示頂點(diǎn)與頂點(diǎn)的關(guān)系，箭頭表示從子單元到父輩單元的方向，G 是創(chuàng)世單元，每個(gè)單元，通過(guò)其箭頭所指的父輩單元，一直追溯，可達(dá)創(chuàng)世單元。對(duì)應(yīng)于 Nerthus，圓表示一個(gè)單元。Nerthus中的單元包含引用之前一個(gè)和多個(gè)單元作為其的父輩單元，以此建立單元次序。單元可以包含多條不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，如支付，文本消息，智能合約等等。

DAG 中的每個(gè)新單元，驗(yàn)證并確認(rèn)其父輩單元，父輩單元的父輩單元，可達(dá)創(chuàng)世單元，并將其父輩單元的哈希包含到自己的單元里面。如果有人篡改數(shù)據(jù)，其單元的哈希必將改變，那就會(huì)使得它與直接或間接驗(yàn)證確認(rèn)它的子單元中引用它的哈希不一致。如果要成功篡改單元數(shù)據(jù)，需要與它的所有的子單元合作，子單元修改它引用的 Hash，這又會(huì)導(dǎo)致子單元的 Hash 發(fā)生改變，那么子單元又要與子單元的所有子單元合作，直到最后的子單元。所以，如果一個(gè)單元被廣播到網(wǎng)絡(luò)中，被其它單元驗(yàn)證確認(rèn)并建構(gòu)在其上后，篡改數(shù)據(jù)需要協(xié)調(diào)的人數(shù)便會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的單線(xiàn)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，理論上它們要修改數(shù)據(jù)，只需和后面幾個(gè)區(qū)塊達(dá)成一致，就可以達(dá)到篡改數(shù)據(jù)的目的（51%攻擊，通過(guò)算力快速產(chǎn)生幾個(gè)區(qū)塊，這些區(qū)塊都是自己控制的，相互合作，就可以篡改數(shù)據(jù)了）。DAG 這個(gè)模式相比來(lái)說(shuō)，篡改數(shù)據(jù)的復(fù)雜度更高，更難以篡改。

雙花與地址順序單元系列鏈

在去中心化系統(tǒng)里面，有效防止雙花，是必要條件，更是基礎(chǔ)。如果不能有效防止雙花，整個(gè)系統(tǒng)就不成立了。DAG 通過(guò)下面協(xié)議規(guī)則解決雙花問(wèn)題。

1、 一個(gè)單元不能引用它的其它父單元直接或間接引用過(guò)的單元做父單元。

2、 一個(gè)地址如果創(chuàng)建發(fā)布超過(guò)一個(gè)單元，后發(fā)布的單元必須直接或間接地包含引用其之前發(fā)布的所有單元，形成這個(gè)地址的順序單元系列。

3、 如果一個(gè)地址發(fā)布的單元，違反規(guī)則二，發(fā)布一個(gè)或多個(gè)，沒(méi)有順序引用關(guān)系的單元或單元系列，都會(huì)視為雙花，不論是否存在實(shí)質(zhì)性雙花行為。

4、 在遵守規(guī)則二的情況下，出現(xiàn)雙花問(wèn)題，順序單元系列里，發(fā)布較早的有效，發(fā)布晚的無(wú)效。如果不遵守規(guī)則二，發(fā)布多個(gè)非順序引用關(guān)系的單元或單元系列，根據(jù)最優(yōu)順序單元系列算法，只有一個(gè)單元或順序單元系列有效，其余單元或順序單元系列無(wú)效。

5、 如果一個(gè)地址的單元間接或直接包含引用兩個(gè)或以上的自己發(fā)布的沒(méi)有順序的單元，該單元無(wú)效，不論是否存在實(shí)質(zhì)性雙花行為。

圖二中，橙色實(shí)心圓點(diǎn)代表了是同一個(gè)地址所發(fā)布的所有單元。后面的直接或間接地包含前面的單元，形成一個(gè)有序的單元序列。

圖三中，橙色實(shí)心圓點(diǎn)與藍(lán)色實(shí)心圓點(diǎn)都是同一個(gè)地址所發(fā)布的單元。可以看出藍(lán)色實(shí)心圓點(diǎn)與橙色實(shí)心圓點(diǎn)之間沒(méi)有順序包含引用關(guān)系。這種情況下，只有一個(gè)順序單元系列被承認(rèn)。其它順序單元的所有交易都會(huì)被視為無(wú)效的。

圖四中，橙色實(shí)心圓點(diǎn)與藍(lán)色實(shí)心圓點(diǎn)都是同一個(gè)地址所發(fā)布的單元。藍(lán)色單元 D，間接包含引用了沒(méi)有順序關(guān)系的橙色單元與藍(lán)色單元。根據(jù)規(guī)則四，因此，單元 D 是不被承認(rèn)的無(wú)效單元。建構(gòu)在 D 之上的由該地址發(fā)布的后續(xù)單元，由于 D 引用了沒(méi)有順序關(guān)系的多個(gè)同地址單元，所以 D 的后續(xù)單元也間接地引用了它們，因而也都是無(wú)效的。

在圖二、圖三與圖四中，可以看到，從右到左，從一個(gè)單元出發(fā)，用粗箭頭線(xiàn)指向它的一個(gè)父單元，它的這個(gè)父單元又用粗箭頭線(xiàn)指向這個(gè)父單元的一個(gè)父單元，直到創(chuàng)世塊，形成了一個(gè)鏈條，我們稱(chēng)其為地址順序單元系列鏈。

地址順序單元系列鏈?zhǔn)侵?，從一個(gè)子單元開(kāi)始，選出其最佳父單元，其最佳父單元又選出這個(gè)父單元的最佳父單元，直至創(chuàng)世塊。最佳父單元由單元高度、包含的見(jiàn)證單元數(shù)，時(shí)間戳，包含該子單元的順序單元數(shù)量及路徑，共同計(jì)算一個(gè)權(quán)重而獲得。

根據(jù)規(guī)則五，兩條開(kāi)始相互獨(dú)立，而在后面的某一點(diǎn)上又相互交叉的地址順序單元系列，我們簡(jiǎn)化了其引起的不必要的復(fù)雜性。因而，如果出現(xiàn)兩條或多條地址順序單元系列鏈（為了簡(jiǎn)化表述，我們把同一地址發(fā)布的沒(méi)有包含引用關(guān)系的相互獨(dú)立單元，即使只有一個(gè)獨(dú)立的單元構(gòu)不成順序單元系列，稱(chēng)為地址順序單元系列鏈），根據(jù)規(guī)則四，相互獨(dú)立的地址順序單元序列，只有一條被認(rèn)為有效。用下面原則，選定一條地址順序單元系列鏈為有效，其余的皆為無(wú)效而不被承認(rèn)。

1、 如果出發(fā)點(diǎn)是無(wú)效的，那么其后續(xù)的所有都是無(wú)效的。在同一地址的多個(gè)不同地址順序單元系列中，如果在這些地址順序單元系列鏈中，第一個(gè)地址單元無(wú)效，那么這個(gè)地址順序單元系列鏈都無(wú)效。

2、 根據(jù)規(guī)則一，我們把問(wèn)題簡(jiǎn)化為，當(dāng)同一地址出現(xiàn)多個(gè)不同的地址順序單元系列時(shí)，只需比較這些順序單元系列中的第一個(gè)地址單元，并選擇出一個(gè)最優(yōu)的地址單元，那么這個(gè)最優(yōu)地址單元所在的地址順序單元系列鏈就是有效的，其余的都是無(wú)效的。

見(jiàn)證人

單個(gè)地址順序單元中，每個(gè)單元都會(huì)有先后次序關(guān)系。當(dāng)出現(xiàn)雙花問(wèn)題時(shí)，根據(jù)先后次序關(guān)系，判定早的單元有效，后的單元無(wú)效。這就很容易就解決了雙花問(wèn)題。但是，如果攻擊者發(fā)布故意多個(gè)沒(méi)有順序關(guān)系的單元或單元系列，那么情況就變得復(fù)雜了。因?yàn)樵?DAG 中，單元是可以自己創(chuàng)建并發(fā)布的，他可以選擇自己的父單元，可選擇自己的高度，偽造時(shí)間戳，他可以根據(jù)規(guī)則偽造出比他想要推翻的單元權(quán)重更高的單元，可以創(chuàng)建更多的單元來(lái)確認(rèn)這個(gè)雙花單元，用來(lái)進(jìn)行雙花。而且他可能會(huì)創(chuàng)建一個(gè)隱藏的單元系列鏈，然后在某一時(shí)刻公布這個(gè)單元系列鏈，把之前所有的單元全都推翻，更致命的是，你不知道他會(huì)在什么時(shí)候公布這條隱藏的鏈。為此，我們引入了見(jiàn)證人機(jī)制來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

見(jiàn)證人機(jī)制是受傳統(tǒng)區(qū)塊鏈的委托權(quán)益證明（DPOS）啟發(fā)而設(shè)計(jì)的。見(jiàn)證人通過(guò)選舉產(chǎn)生，用戶(hù)可以提交競(jìng)選，并繳納一筆保證金后，就成為候選見(jiàn)證人。

系統(tǒng)根據(jù)候選見(jiàn)證人的得票數(shù)，保證金，聲譽(yù)以及是否有實(shí)名信息，以及平時(shí)表現(xiàn)等，計(jì)算出一個(gè)指數(shù)，并根據(jù)指數(shù)，為其分配它的見(jiàn)證用戶(hù)。作為報(bào)酬，他會(huì)與其被見(jiàn)證用戶(hù)的所有其它見(jiàn)證人分享被見(jiàn)證用戶(hù)的所有單元的交易費(fèi)，但見(jiàn)證者的報(bào)酬，會(huì)凍結(jié)三個(gè)月，三個(gè)月后方可領(lǐng)取。如果見(jiàn)證人長(zhǎng)時(shí)間不履行其職責(zé)，不發(fā)布見(jiàn)證單元，將會(huì)被取消見(jiàn)證人資格，并在一定時(shí)間內(nèi)不得參選見(jiàn)證人。如果見(jiàn)證人不遵守見(jiàn)證規(guī)則，發(fā)布無(wú)效惡意見(jiàn)證區(qū)塊，將會(huì)被沒(méi)收保證金，并永遠(yuǎn)不得參選見(jiàn)證人。

每個(gè)用戶(hù)都有其見(jiàn)證人列表，這個(gè)見(jiàn)證人列表的數(shù)量為奇數(shù)。在用戶(hù)創(chuàng)建第一個(gè)單元之前，系統(tǒng)會(huì)為它分配一個(gè)見(jiàn)證人列表，并公布到網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)會(huì)維護(hù)每一個(gè)用戶(hù)的見(jiàn)證人列表。為了防止用戶(hù)與見(jiàn)證人串通，用戶(hù)無(wú)法選擇見(jiàn)證人，而見(jiàn)證人也無(wú)法選擇用戶(hù)，并且會(huì)每間隔一定的時(shí)間，更新一次見(jiàn)證人列表，全網(wǎng)也會(huì)記錄所有的更新，并記錄見(jiàn)證人成為該用戶(hù)見(jiàn)證人的起止時(shí)間。

用戶(hù)發(fā)布單元后，其見(jiàn)證人列表中的見(jiàn)證人將給單元進(jìn)行見(jiàn)證確認(rèn)，其過(guò)程如下：

1、 用戶(hù)發(fā)布單元到網(wǎng)絡(luò)（同時(shí)也直接發(fā)送給他的見(jiàn)證人）。

2、 見(jiàn)證人接收到單元，并與該被見(jiàn)證人的其他所有見(jiàn)證人通信，以確定所有見(jiàn)證人收到的單元是一致的。這是必要的步驟。如果一個(gè)惡意的用戶(hù)，想攻擊網(wǎng)絡(luò)，他可能會(huì)給不同的見(jiàn)證人發(fā)送不同的無(wú)序單元。如果見(jiàn)證人之間不進(jìn)行通信確認(rèn)的話(huà)，每個(gè)見(jiàn)證人將會(huì)對(duì)不同的無(wú)序單元進(jìn)行確認(rèn)，這樣系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入混亂狀態(tài)。舉個(gè)極端例子，某用戶(hù)擁有一個(gè) 21 人的見(jiàn)證人列表，在還沒(méi)形成單元系列時(shí)，他同時(shí)發(fā)布出 21 個(gè)不同的無(wú)順序關(guān)系的單元，并分別給每個(gè)見(jiàn)證人發(fā)送一個(gè)不相同的單元。在見(jiàn)證人之間不進(jìn)行相互通信的情況下，都對(duì)收到的單元進(jìn)行確認(rèn)驗(yàn)證。那么就有 21 個(gè)獨(dú)立的單元同時(shí)有效，這肯定是不可接受的。

3、 如果所有在場(chǎng)見(jiàn)證人收到的單元是一致的，經(jīng)由所有在場(chǎng)見(jiàn)證人校驗(yàn)，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，則所有在場(chǎng)見(jiàn)證人共同簽署見(jiàn)證單元，并發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)。在場(chǎng)見(jiàn)證人一定要超過(guò)該用戶(hù)見(jiàn)證人列表里所有見(jiàn)證人的 50%。用戶(hù)的見(jiàn)證人列表有 21 個(gè)見(jiàn)證人，那么需要的在場(chǎng)見(jiàn)證人至少要有 11個(gè)。之所以有在場(chǎng)見(jiàn)證人這個(gè)概念是因?yàn)?，可能存在網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題、有時(shí)有些見(jiàn)證人離線(xiàn)，或者有些見(jiàn)證人可能有惡意，留有 49%的冗余，以確保系統(tǒng)的健壯。

4、 如果所有在場(chǎng)見(jiàn)證人獲得的用戶(hù)單元是不一致的，他們將相互交換單元，并檢查這些單元是否存在有效包含關(guān)系，如果存在有效包含關(guān)系，以最后的子單元為準(zhǔn)。如果單元中在惡意含包關(guān)系（惡意包含關(guān)系指單元直接或間接包含引用了自己兩個(gè)非序順單元系列），則此單元被拋棄。如果多個(gè)單元間是相互獨(dú)立，沒(méi)有順序關(guān)系的，所有在場(chǎng)見(jiàn)證人根據(jù)最小哈希原則選擇其中一個(gè)單元作為有效單元，共同簽署見(jiàn)證單元，發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)。

5、 見(jiàn)證單元一經(jīng)發(fā)布，該用戶(hù)被驗(yàn)證的單元及其引用自身的前輩單元皆被確認(rèn)，并具有最終性。

見(jiàn)證規(guī)則：

1、 在同一分叉點(diǎn)，同一驗(yàn)證者只能對(duì)其中的一個(gè)單元或單元系列投票，來(lái)作有效驗(yàn)證。

2、 如果用戶(hù)單元或單元系列已經(jīng)存在了驗(yàn)證單元，其后的驗(yàn)證單元只能在這條已有的驗(yàn)證單元的地址順序單元系列鏈上進(jìn)行，并且驗(yàn)證單元間也要建立次序關(guān)系。

3、 如果見(jiàn)證者違反上規(guī)則一和二，則其保證金及凍結(jié)的三個(gè)月交易手續(xù)費(fèi)都將被沒(méi)收，并且將永遠(yuǎn)不能成為見(jiàn)證人。

圖五中，橙色與藍(lán)色是同一地址發(fā)布的兩個(gè)獨(dú)立的順序單元序列，在它們的第一個(gè)單元之前，都沒(méi)有自己的單元，那么我們把沒(méi)有包含自己任何單元的單元稱(chēng)為 0 點(diǎn)單元。在這里分叉我們稱(chēng)為 0 點(diǎn)分叉。紫色的 V 單元是見(jiàn)證人簽署的驗(yàn)證單元，它確認(rèn)的是橙色地址順序單元系列。

圖六中，橙色地址序順單元系列在第一個(gè)驗(yàn)證單元后出現(xiàn)了 B 與 C 兩個(gè)分叉單元，驗(yàn)證單元選擇了 B，那么 B 就是有效的，C 是無(wú)效的。我們以橙色單元為出發(fā)點(diǎn)，排除與地址無(wú)關(guān)的節(jié)點(diǎn)單元計(jì)數(shù)，B 與 C 處于第四層的位置。我們稱(chēng)為 4 分叉點(diǎn)。

在 0 分叉點(diǎn)上，見(jiàn)證單元支持了橙色，在 4 分叉點(diǎn)上它支持了 B，根據(jù)見(jiàn)證規(guī)則一，在 0 分叉點(diǎn)上與 4 分叉點(diǎn)上任何現(xiàn)有或后來(lái)可能偽造的其它地址順序單元系列或單元都是無(wú)效的。根據(jù)見(jiàn)證規(guī)則二，如果用戶(hù)單元或單元系列已經(jīng)存在了驗(yàn)證單元，其后的驗(yàn)證單元只能在這條已有驗(yàn)證單元的地址順序單元系列鏈上進(jìn)行，并且驗(yàn)證單元間也要建立次序關(guān)系。那就可以確保任何用戶(hù)地址，都只有一條明確清晰的被認(rèn)可的順序單元系列。

最終性

比特幣與以太坊，有一個(gè)最大的問(wèn)題就是沒(méi)有一個(gè)確定的不可更改的最終狀態(tài)。理論是，如果有足夠的算力，足夠的出塊速度，產(chǎn)生一條更長(zhǎng)的隱藏鏈，就可以把之前的區(qū)塊推翻。Nerthus 單元經(jīng)過(guò)見(jiàn)證人發(fā)布見(jiàn)證區(qū)塊后，就已是最終確定的狀態(tài)，無(wú)法推翻。

確認(rèn)時(shí)間

確認(rèn)時(shí)間取決于見(jiàn)證者發(fā)布見(jiàn)證區(qū)塊的時(shí)間。我們把見(jiàn)證者發(fā)布見(jiàn)證區(qū)塊的時(shí)間分為加急，急，快，普通，慢五個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)需要支付的驗(yàn)證費(fèi)用不同，以平衡見(jiàn)證者的負(fù)載及被見(jiàn)證者的時(shí)間需求。最快的加急，在不考慮網(wǎng)絡(luò)狀況的情況下，一秒內(nèi)完成。

NERTHUS 的五大突破

1、 更徹底去中心化

傳統(tǒng)的區(qū)塊+鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，需要有一個(gè)類(lèi)中心化的操作，即需要一個(gè)記賬人，將當(dāng)前所有交易進(jìn)行驗(yàn)證處理，然后打包到一個(gè)區(qū)塊，再發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)。而 Nerthus系統(tǒng)，如上所述，采用的是單元+DAG 結(jié)構(gòu)，沒(méi)有區(qū)塊這一概念。所有單元由用戶(hù)自己創(chuàng)建與發(fā)布。其驗(yàn)證與確認(rèn)由引用其作為先輩單元的后輩單元來(lái)承擔(dān)。無(wú)需傳統(tǒng)區(qū)塊+鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)那樣，需要一個(gè)記賬人，將當(dāng)前所有交易打包到區(qū)塊這一中心化的操作，因而是一種更徹底的去中心化系統(tǒng)。

2、 無(wú)吞吐量瓶頸

因?yàn)閭鹘y(tǒng)區(qū)塊+鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)存在著中心化的操作過(guò)程，即需要記賬人將交易打包到區(qū)塊。那么區(qū)塊鏈系統(tǒng)處理交易能力的大小，必定受制于以下三點(diǎn)：（1）記賬人節(jié)點(diǎn)機(jī)器的性能；（2）記賬人節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)帶寬；（3）區(qū)塊的大小。因?yàn)榇嬖谶@一中心化色彩的操作，無(wú)論怎樣優(yōu)化，始終都會(huì)存在著一個(gè)處理能力的瓶頸點(diǎn)。如上所述，Nerthus 系統(tǒng)，采用的是單元+DAG 結(jié)構(gòu)，沒(méi)有記賬人打包區(qū)塊這一中心化的操作，因此也不存在區(qū)塊這一概念。單元由用戶(hù)創(chuàng)建發(fā)布，并由其它單元驗(yàn)證確認(rèn)，因而不存在吞吐量瓶頸。

3、 無(wú)區(qū)塊擴(kuò)容與數(shù)據(jù)膨脹的悖論性?xún)呻y

傳統(tǒng)區(qū)塊+鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)需要所有交易要打包到區(qū)塊才有效。若區(qū)塊的容量設(shè)置小，當(dāng)交易量大時(shí)，很多交易無(wú)法及時(shí)打包進(jìn)區(qū)塊。若區(qū)塊容量設(shè)置大，則會(huì)使區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)迅速膨脹，普通個(gè)人電腦無(wú)法運(yùn)行全節(jié)點(diǎn)，只有少數(shù)人才可能運(yùn)行全節(jié)點(diǎn)，會(huì)造成中心化的結(jié)果。這也是比特幣擴(kuò)容之爭(zhēng)的根本矛盾點(diǎn)。如上所述，Nerthus 沒(méi)有區(qū)塊這一概念，所以對(duì)于傳統(tǒng)區(qū)塊+鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)先天性的悖論兩難問(wèn)題，在 Nerthus 中就根本不存在。

4、 明確可預(yù)期的最終性

傳統(tǒng)區(qū)塊+鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，不排除可能同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)甚至多個(gè)區(qū)塊，由此導(dǎo)致分叉。對(duì)于出現(xiàn)分叉的情況，傳統(tǒng)區(qū)塊鏈將以最長(zhǎng)鏈作為有效鏈。該機(jī)制在理論上會(huì)將無(wú)法確定最終性，因?yàn)闊o(wú)法保證是否存在一條隱藏長(zhǎng)鏈。而 nerthus 通過(guò)見(jiàn)證人機(jī)制，只要通過(guò)見(jiàn)證人發(fā)布的見(jiàn)證單元驗(yàn)證確認(rèn)，即具最終性，無(wú)法推翻。

5、 可選交易確認(rèn)速度

見(jiàn)證人發(fā)布見(jiàn)證區(qū)塊分為加急、急、快、普通、慢五個(gè)等級(jí)。用戶(hù)可根據(jù)自身需求，選擇交易確認(rèn)速度。

NERTHUS 的生態(tài)系統(tǒng)與三層架構(gòu)

Nerthus 是一個(gè)通用的智能合約平臺(tái)與區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)。同時(shí)也致力于打造一個(gè)基于 Nerthus 的生態(tài)系統(tǒng)。

Nerthus 在底層采用單元+DAG 結(jié)構(gòu)，無(wú)需記賬者打包，打造了一個(gè)更為徹底的去中心化區(qū)塊鏈系統(tǒng)。一個(gè)沒(méi)有吞吐量瓶頸限制的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，是 Nerthus的核心部分，也是 Nerthus 提供的基礎(chǔ)設(shè)施。在整個(gè) Nerthus 系統(tǒng)中，它處于底層，是基礎(chǔ)層。

在 Nerthus 基礎(chǔ)層之上，我們還引入了服務(wù)層，以供基于 Nerthus 開(kāi)發(fā)的開(kāi)發(fā)者快速開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用。在服務(wù)層中，我們除了封裝好核心層的各種 API 之外，還提供了區(qū)塊鏈翻譯系統(tǒng)與側(cè)鏈系統(tǒng)。區(qū)塊鏈翻譯系統(tǒng)主要是指，使兩個(gè)相互獨(dú)立的區(qū)塊鏈，能夠相互讀懂對(duì)方，能夠無(wú)障礙通迅。側(cè)鏈系統(tǒng)是指企業(yè)用戶(hù)，可以快速生成基于 Nerthus 的私有鏈和聯(lián)盟鏈，并鏈結(jié)在 Nerthus 主鏈上，可以利用 Nerthus 翻譯系統(tǒng)與其它鏈相互通信與交易。建立一個(gè)良好的生態(tài)系統(tǒng)，除了擁有先進(jìn)性技術(shù)之外，還應(yīng)該能夠整合各種資源。區(qū)塊鏈翻譯系統(tǒng)，主要目的在于整合現(xiàn)有的各種區(qū)塊鏈資源，讓現(xiàn)有的各個(gè)區(qū)塊鏈項(xiàng)目，通過(guò) Nerthus 能夠相互通訊，并且能夠相互交互，成為 Nerthus 生態(tài)圈的一環(huán)。而基于 Nerthus 的應(yīng)用開(kāi)發(fā)者，能開(kāi)發(fā)出跨越各種鏈的應(yīng)用。而側(cè)鏈系統(tǒng)則為建立聯(lián)盟鏈與私有鏈的企業(yè)與機(jī)構(gòu)，提供一個(gè)快速、低成本的方式。雖然這些企業(yè)與機(jī)構(gòu)因?yàn)楦鞣N原因，只能建立聯(lián)盟鏈或私有鏈，但他們依然有與其它公有鏈用戶(hù)的通訊交易需求，Nerthus 的側(cè)鏈系統(tǒng)正好為它們提供這樣的功能接口。

在服務(wù)層之上，是 Nerthus 的應(yīng)用層。Nerthus 應(yīng)用層是指，基于 Nerthus 上開(kāi)發(fā)的各種區(qū)塊鏈應(yīng)用，這些應(yīng)用主要由第三方開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)。目前，區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用，最典型的比如錢(qián)包，用戶(hù)體驗(yàn)還不是很好。區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)者更多的還是注重于功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于用戶(hù)體驗(yàn)關(guān)注度不是很高。一項(xiàng)技術(shù)，一個(gè)系統(tǒng)，一項(xiàng)應(yīng)用，如果想要大家都使用，用戶(hù)體驗(yàn)是非常重要的一環(huán)。Nerthus 非常關(guān)注用戶(hù)體驗(yàn)，借鑒 IOS 的經(jīng)驗(yàn)，將建立一套 Nerthus 應(yīng)用層的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。

Nerthus 核心基礎(chǔ)層是 Nerthus 生態(tài)系統(tǒng)的根基。Nerthus 上的開(kāi)發(fā)者以及基于各區(qū)塊鏈系統(tǒng)，是 Nerthus 生態(tài)中的上游參與者，我們?cè)诜?wù)層為他們提供各種便利的服務(wù)接口。普通用戶(hù)則是 Nerthus 生態(tài)中的消費(fèi)者，我們制定一套用戶(hù)友好的應(yīng)用層規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，方便普通用戶(hù)體驗(yàn)。

Witstone 與 OVM

智能合約編程語(yǔ)言與運(yùn)行環(huán)境是實(shí)現(xiàn)可編程的區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。OVM 是專(zhuān)門(mén)為 Nerthus 區(qū)塊鏈系統(tǒng)研發(fā)的虛擬機(jī)，為 Nerthus 智能合約提供安全可靠高性能的運(yùn)行環(huán)境。

同時(shí)，我們還提供了一門(mén)編寫(xiě) Nerthus 智能合約的語(yǔ)言——Witstone。Witstone 是一種類(lèi)似于 Javascript 的腳本語(yǔ)言，從語(yǔ)言層面上加入了對(duì) Nerthus一些特性的支持。Witstone 是一門(mén)簡(jiǎn)單易用、易上手的智能合約編程語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)者無(wú)需多大學(xué)習(xí)成本，在短時(shí)間內(nèi)就能編寫(xiě)出 Nerthus 智能合約。

NERTHUS 代幣

NERTHUS 將提供 NERTHUS 代幣。NERTHUS 代幣是維護(hù) NERTHUS 系統(tǒng)的血液與燃料。用戶(hù)創(chuàng)建發(fā)布單元需要支付給見(jiàn)證人見(jiàn)證費(fèi)，運(yùn)行智能合約需要支付計(jì)步費(fèi)。NERTHUS 代幣總量為 100 億。

總結(jié)

Nerthus 系統(tǒng)與以太坊一樣，致力于打造一個(gè)通用的智能合約編程平臺(tái)與區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)。Nerthus 有自己的圖靈完備的編程語(yǔ)言 Witstone，以及運(yùn)行環(huán)境OVM。與以太坊不同的是，我們?cè)诘讓邮褂?DAG 技術(shù)，有效地解決了傳統(tǒng)區(qū)塊鏈系統(tǒng)面臨的低吞吐量，交易確認(rèn)延時(shí)，區(qū)塊膨脹等區(qū)塊鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)先天性的悖論問(wèn)題。在智能合約方面，為了使其更具實(shí)用性，Nerthus 系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套鏈外數(shù)據(jù)驗(yàn)證確認(rèn)共識(shí)的機(jī)制，使之前智能合約難以實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景，變成了可由智能合約實(shí)現(xiàn)的領(lǐng)域。Nerthus 將推動(dòng)智能合約在現(xiàn)實(shí)世界的普及應(yīng)用。