區塊鏈的崛起：揭開崛起幣的秘密

在揭示支持 Emercoin 的區塊鏈技術的應用範圍的系列文章的第一篇中，我們研究了這種加密貨幣是如何形成的，以及它與蓬勃發展的加密貨幣行業的所有其他樣本有何不同。

隨著參與者數量的增加，點對點網絡的效率和可靠性也在提高。 這使它們成為企業規模和全球規模解決方案的完美工具，這些解決方案遠遠超出了“單純的”金融應用程序。 世界現在開始意識到這一點。 在 Emer，這是從一開始就推動我們發展的理念。

新興幣核心

從歷史上看，崛起幣的核心是從 Peercoin 繼承而來的，而 Peercoin 又從比特幣中出現。 Peercoin 引入了一項稱為權益證明 (PoS) 共識的重要創新。 這允許擴展和改進當時存在的工作量證明 (PoW) 算法。

共識是一種用於去中心化網絡的算法，用於驗證不斷增長的區塊鏈的某個版本。 所有礦工的共識結果”使用自己的資源“投票”進行此類驗證。 為此，他們將獲得新創建的加密貨幣作為獎勵。 換句話說，礦工出售他們的“網絡信任維護”服務以換取硬幣。

那麼我們如何知道誰有權投票呢？

它不可能是錢包，因為這樣一個欺詐用戶就可以創建數百萬個錢包並使用這些幽靈投票來驗證他們喜歡的任何區塊鏈版本。

這也不能是 IP 地址，因為任何 ISP 都可以偽造大型網絡，從而製造成群的幽靈選民。

因此，投票需要無法複製或偽造的有限資源。

對於比特幣系統，中本聰提出了一個工作量證明解決方案，它涉及通過計算能力進行驗證。 的確，如果你的計算機的計算能力是X，你可以創建N個虛擬子機，但總的計算能力不會超過X。也就是說，這樣的虛擬子機的所有者不會有比單個用戶更多的選票。

然後提供了其他共識概念，專注於處理器以外的計算資源。 例如，容量證明基於磁盤驅動器容量。 這引發了加密貨幣生態系統演變的軍備競賽。 礦工繼續投資他們的硬件，直到他們的設備折舊費用將採礦產生的收入歸零。 然後他們開始抱怨“挖礦沒有收益”或“加密貨幣不過是一場騙局”。

權益證明是 Sunny King 在 Peercoin 中引入的開創性概念。 Peercoin 通過自己的硬幣限制投票能力。 通過用虛擬資源（硬幣）替換材料資源（處理器、磁盤驅動器），這有助於避免軍備競賽。 因此，人們不再為了追求更大的挖礦能力而浪費物質資源金錢和電力。

PoS 算法也存在缺陷。 例如，它容易受到內部攻擊。 後者被附加工具部分地阻止，例如動態檢查點。 總的來說，PoS 已被證明比 PoW 更安全。

Peercoin 使用的混合共識協議被認為是最安全的，這就是我們將其用作 Emercoin 項目的基礎的原因。 為了取得成功，Emer 上的攻擊者必須擁有網絡總計算能力的 51% 和其代幣存量的 51%。 兩種不同性質的障礙在很大程度上保護了網絡免於名譽掃地。

選擇 Peercoin 的另一個原因是其核心中使用的經典且成熟的比特幣代碼。 它不僅得到了許多安全專家的審查，還應對了多次失敗的攻擊。

最後，我們希望對項目採用工業方法，最大限度地遵守現有標準和規範，而比特幣的技術和 API實際上已經確定了加密行業的標準。

新興幣與比特幣：異同

PoW+PoS vs PoW

如前所述，新興幣使用混合共識協議。 取自 Peercoin。 我們所做的唯一改變是將 PoS 的權重增加到大約 80%。 因此，Emer 本質上是一種基於 PoS 的加密貨幣，帶有輔助 PoW 工具。

SHA-256

Emercoin 使用相同的 SHA-256 哈希函數關閉塊。 我們選擇它是因為它是官方標準並且足夠安全。 此外，特殊的 ASIC 已經進行了一段時間的 SHA-256 挖礦，因此礦工可以確信，沒有為另一種算法設計的新的專用硬件會引發複雜性革命以動搖網絡並鞏固挖礦能力。那些擁有這種新硬件的人。

附帶說明一下，我們反對使用通用計算機進行挖礦，因為這種方法對未涉及的各方具有潛在危險。 在 ASIC 出現之前，許多計算機病毒利用受影響計算機的計算能力來挖掘比特幣。 ASIC 使此類惡意軟件在經濟上不可行。 通過通用計算機開采的其他加密貨幣仍然面臨這種風險。

10 分鐘塊間隔

就像比特幣和 Peercoin 一樣，Emercoin 提供 10 分鐘的時間來關閉一個區塊。 每個塊的時間越短，將導致與孤立塊的更多衝突和網絡可靠性的損失。

碰撞概率的計算方法是將網絡更新時間除以區塊關閉時間。 網絡更新時間取決於網絡拓撲和負載。 更新比特幣網絡需要幾分鐘。 一旦網絡負載變得或多或少，其他加密貨幣（例如 Quark）將塊關閉時間減少到不到一分鐘，就會遇到持續的分叉暴露。

人們可能會反對以太坊出色的 Ghost 協議，該協議未暴露於分叉。 儘管它的孤塊（“叔叔”）不是生成的區塊鏈的一部分，但它們確實參與了鏈版本的投票，因此區塊間隔可以減少到大約 20 秒。

但是該協議有其自身的漏洞。 例如，Ghost 網絡容易發生網絡風暴，當以太網網絡在一定負載下會出現極端流量時。 簡而言之，網絡易受攻擊，因為其更新時間與其流量成正比。 在臨界負載下（每秒事務過多），更新時間變得與塊生成時間相當。 在這種情況下，不同的礦工可以獨立生成要包含在區塊鏈中的候選塊。 令人驚訝的是：這些塊將包含相同的交易。 所以它們將再次在網絡中循環，成倍增加流量，即產生更多的網絡負載、更多的延遲和更多的“叔叔”。 網絡將表現得好像它受到了 DNS/NTP 放大攻擊，攻擊者和受害者都是相同的網絡節點。

而且，區塊鏈中只包含一個候選區塊。 由於網絡不僅使用資源來計算該區塊，而且還使用其同伴區塊，這些區塊投票但未包含在生成的區塊鏈中，因此對被接受區塊鏈的信任度急劇下降。 因此，網絡可能會受到不到其總計算能力的 51% 的攻擊。

總而言之，我們相信中本聰提出的方法仍然是最好的。

在每個塊之後重新計算複雜度

與比特幣不同，比特幣每 2016 個區塊（即大約每兩週）重新計算其挖掘複雜性，Emer 和 Peercoin 網絡在每個新區塊後都這樣做，有助於提高網絡可靠性。 下面是一個例子：

假設在預定的複雜性重新計算後，50% 的比特幣礦工停止工作。 順便說一下，這種情況並不像看起來那麼不可能。 如果擁有大型礦池的國家的政府為此制定一些法律，這可能會發生——中國很快就會出現這種情況。 因此，關閉區塊的時間間隔將增加一倍至 20 分鐘，區塊大小也將增加一倍。 考慮到今天的許多區塊已達到 1 MB 的限制，因此許多交易可能會持續數天未確認。 這可能會引起那些希望以當前價格出售的人的恐慌和更多交易，從而進一步加劇這種情況。 系統需要數週時間才能恢復。

在每個新區塊之後重新計算其複雜性的網絡不會面臨這種風險，因為它會立即適應新礦工的總計算能力。 此外，作為主要的 PoS 加密貨幣，Emercoin 不受采礦和/或礦池的影響。 即使所有礦池同時停止工作，添加一個區塊也只需要 20% 以上的時間，而調整系統將在 24 小時內解決這個問題。

重新評估授予 PoW 區塊的數量

Emercoin 還有一種機制來保持其礦工能力更可靠，這是一個使用網絡哈希率（聚合礦工能力）的負反饋循環。 關鍵是礦工的獎勵不是固定的（就像比特幣一樣），而是與網絡複雜性的 4 次方根成反比。

如果 Emercoin 的受託價值增加，即更多用戶開始挖掘它，這會增加網絡複雜性，從而減少每個區塊的獎勵。 結果，網絡受到保護，免受高法定通貨膨脹的影響。 相反，如果礦工出於任何原因對新興幣失去興趣，系統就會變得不那麼複雜，並通過提供更高的獎勵來留住礦工。

理論上，最有效的新興幣挖礦策略是使用最小容量和共享最大收入進行合作和挖礦。 然而，這是不可能的，因為礦工將面臨囚徒困境的變種。

6% 的 PoS 年收益率

由於 Emercoin 是一種 PoS 加密貨幣，礦工可以通過其錢包中的挖礦硬件和硬幣來賺取收入。 我們選擇以每年 6% 的比率支付 PoS 獎金。 換句話說，如果用於關閉交易的代幣保持不變超過一個月，則很可能這些代幣可用於關閉一個區塊，為所有者產生 6% 的 APY。 一旦硬幣被使用，閒置期就會“耗盡”，新的所有者開始新的閒置期。 換句話說，6% APY 是最大的 PoS 獎勵，只有在硬幣保持完整的情況下才能收到。 目前，通過 PoS APY 的實際貨幣存量增長約為每年 4-5%。 隨著 Emercoin 變得越來越普遍，交易越來越多，這個價值將下降以匹配硬法定貨幣的典型利率——儘管從未完全無效。

有人可能會反對這 6% 的 APY 會產生通貨膨脹，但應該提到的是，新興幣有通貨緊縮的趨勢，即硬幣的價值正在增長，而且增長速度非常快。 這可以從其匯率中看出，自年初以來，該匯率已上漲了近四倍。 這種與朴素模型的不匹配是由於硬幣價值與相應的經濟價值相關聯。 經濟增長需要硬幣價值的增加，因此與其他因素相比，PoS 對整體貨幣存量增長的貢獻可以忽略不計。

發行和取消新興幣

從上面可以得出結論，新興幣貨幣存量可以永久增長。 在第一個近似值中似乎是正確的。 事實上，維持共識的參與者將他們的服務出售給網絡，並獲得新創建的硬幣作為獎勵。 但是，新興幣有一種機制可以使硬幣無效，從而平衡硬幣的發行。 它通過收取區塊鏈服務費用來實現，例如發送硬幣或在 NVS 購買賬戶。 換句話說，與比特幣不同，比特幣對發行硬幣有限制並且沒有工具可以使它們無效，新興幣允許無限期發行它們，但也有一個相反的過程來平衡它。 向網絡出售服務的參與者獲得獎勵，從網絡購買服務的參與者為他們付費。

粗略估計並考慮目前可用的因素，80 年內將產生總計約 10 億個 EMC。

顯示外部 IP 地址

Emercoin 實施的第一個獨特創新是 RFC5389 協議，這是一種揭示外部 IP 地址的 STUN 工具。 NAT 後，錢包軟件需要知道外部 IP 地址才能正常運行。 比特幣過去和其他人仍然通過尋址中央服務器（ http://checkip.dyndns.org ）來接收它。 後來切換到 UPNP 和手動配置設置。 我們出於多種原因拒絕了這種方法，例如 UPNP 在多層 NAT 後無法工作。 最後，我們決定根本不使用中央服務器，而是應用 STUN 標準，該標准在 VoIP 中用於類似目的。 目前，我們管理著最完整的可用公共 STUN 服務器列表，並在我們的 STUN 子系統中使用這些服務器來識別外部 IP 地址。

事務優化器

交易優化器是 Emercoin 中實施的另一項獨特創新。

具有包含交易的區塊鏈的加密貨幣要求您在創建新交易時選擇用於支出的子集。 比特幣和其他加密貨幣使用一種隨機算法，該算法採用 1,000 個隨機樣本來選擇包含盡可能接近所需數量的子集。 然而，即使錢包包含一個與精確金額匹配的子集，標準算法幾乎總是會忽略它，創建一個新的支付交易並保留差額。 這導致創建超大交易並生成未來交易以花費差額。

該算法還導致了“金塵”問題，導致大量低價值交易。

Emercoin 應用動態編程方法來選擇交易子集。 如果存在，該算法可以保證找到完美匹配的子集。 我們的評估表明，平均交易金額因此下降了 5%，減緩了區塊鏈的增長。

分佈式動態檢查點

PoS 加密貨幣容易受到一些奇異的、特定於 PoS 的攻擊。 其中最危險的一種是“內部攻擊”。 如果欺詐行為者控制了包含已花費硬幣的錢包，他們可能會模擬回滾到這些錢包實際包含硬幣的時間。 因此，參與者將獲得 51% 的代幣控制權，構建比主鏈更長的替代區塊鏈，並追溯性地更改區塊鏈內容。

這些攻擊可以通過將區塊鏈重組限制在一定深度級別的檢查點來防止。 比特幣只使用嵌入在錢包代碼中的硬檢查點； 每次錢包更新都會更新此類檢查點。 另一方面，Peercoin 和 Emercoin 使用動態檢查點和在線發送的檢查點數據。 這不需要在客戶端進行任何代碼更新，並且可以不斷更新檢查點結構。

Peercoin 僅提供一個節點來發送檢查點數據。 如果由多個節點發送，這樣的數據會產生網絡衝突。 因此，該節點的故障將阻止動態檢查點數據被更新。

另一方面，Emer 實現了分佈式動態檢查點算法，可以防止多個獨立節點發送重複的檢查點數據。 這有助於提高網絡可靠性，因為即使某些節點出現故障，檢查點仍會更新。

沒有以太坊式的智能合約

Emercoin 不提供此類合約，也無意引入這些合約。 出於安全原因，我們完全反對此類合同。 我們一直認為未經授權下載圖靈完備操作相關代碼是非常危險的，最近價值 3100 萬美元的以太幣被盜證明我們是正確的。

名稱-值存儲 (NVS)

Name-Value Storage (NVS) 子系統是我們的核心創新，具有外部實用價值，其靈感來自 Namecoin 分佈式 DNS 加密貨幣。

不同於 Namecoin 中的類似結構，它非常關注分佈式 DNS， Emercoin NVS是一個受信任的分佈式通用存儲系統，具有共享控制。

簡而言之，該子系統可以存儲大小高達 20 Kb 的任何二進制數據。 這些數據點鏈接到一個長達 512 字節的搜索關鍵字，對於整個網絡來說是獨一無二的。 每條記錄都與屬於相應錢包所有者的支付地址相關聯。

付款地址所有者是唯一有權管理記錄的人。 管理記錄意味著創建新記錄以替換舊記錄或將所有權轉移到另一個支付地址。 舊記錄永遠不會被刪除，並且仍然可以從相關區塊鏈訪問。 因此，每條記錄都有其所有權變更的完整歷史記錄。

從技術上講，區塊鏈中的記錄是 0.01 EMC 交易的結果（很快會減少到 0.0001 EMC），歸因於記錄所有者的支付地址。 因此，該結果包含 NVS 內容。 記錄所有者是唯一有權使用此結果的人，因為授權流出的私鑰可能只能在他們的錢包中找到。 花費此金額需要修改記錄的值或其他屬性，包括付款地址。 在後一種情況下，記錄被轉移到包含受益人地址的錢包。

NVS 子系統可以通過 JSON API（類似於比特幣）或通過錢包 GUI 尋址。

Emercoin NVS 系統為我們將在 2017 年至 2018 年的後續文章中描述的所有基於 Emercoin 的服務提供動力——敬請期待。