Blockchain 技术（或DLT，分布式账本）将互联网从客户端-服务器/集中式架构，革新至分布式 /去中心化架构。然而，由于其架构固有的局限性，现有的区块链技术尚无法满⾜ DApp 实际大规模应用所需要的性能要求。为了解决这个问题，DEXON 共识算法以最先进的拜占庭协议（Byzantine Agreement）以及可验证随机函数（verifiable random function, VRF） 结合区块链技术，达到了高度可扩展性、交易快速确认和拜占庭容错的特性。此外，DEXON 跨链桥接协议可以支持任何类型的 DLT 桥接到 DEXON 网络，实现高频的跨链交易。
DEXON 旨在解决阻碍大规模采用区块链技术的基本瓶颈。以下是 DEXON 网络的设计目标：
可扩展性：
· 支持数十亿用户。
· 可无限扩展，低延迟且安全的共识层。
· 可无限扩展且无限可并行化的智能合约执行层。
· 可无限扩展的分布式存储层，具有数据永久性分布式分类账本，分布式文件存储和分布式键值数据存储。
高级的智能合约编程平台：
· 开发⼈员友善的 API 和智能合约编程语⾔设计。
· 可升级的智能合约。
跨链协议：
· 跨链资产和交易桥接能力。
· 分散式数字资产交易能力。开发⼈员友善的开发组件：
· 用于核心软件组件的模块化软件包设计。
· 友好的 DevOps、基于 docker 的软件交付。
· 移动和物联网设备的轻量级节点功能。
其他功能：
· 原生支持多重签名6账户和交易。
· 原生全面并基于角色的权限控制7。
· 全节点软件的 over-the-air 远程升级。
· 具有可持续性的治理机制。
· 以用户隐私为中心的设计。
系统架构
DEXON 账户系统
与比特币的 UTXO 不同，DEXON 是⼀个基于账户的 分布式系统。在 DEXON 中，部署的智能合约也被视为账户。为了增强可用性，DEXON 实现了以下功能。
支持多重签名交易
多重签名功能在任何区块链系统中都是必不可少的。为了支持多重签名交易，DEXON 网络本身可作为多重签名的签名池（举例：Bitcoin multisig service copay），维护多重签名的签名状态。
多重资产账户
在 DEXON 中，每个账户本身都支持多种数字资产。DEXON 的多资产账户系统就像⼀个多种货币银行账户，可以轻松浏览所有数字资产的余额。
支持批量代币传输交易
为了实现银行级别的可用性和灵活性，DEXON 实现了批量代币传输交易，可与多资产账户系统无缝对接。例如，用户可以在单次交易中将 100 DEX、10 ETH 和 1 BTC 转移到另⼀方。也可以在单笔交易中将 100DXN 转移给多个收款方，例如 50 DXN 给 Alice，30 DXN 给 Bob，以及 20 DXN 给 Carol。
基于角色的存取权限控制（RBAC）
DEXON 基于角色的存取权限控制是⼀个全面的权限控制系统，其运作方式与 Amazon Web Services（AWS）身份和权限管理（IAM）类似，使 DEXON 对智能合约的权限控制尽可能简单。此外，DEXON 也支持黑/白名单的功能。
DEXON 共识算法
传统区块链系统目前面临的问题——低吞吐量、高延迟、交易确认不确定性，都让去中心化技术被大规模采用成为遥不可及的目标。
DEXON 拜占庭协议（Byzantine Agreement）是 DEXON 共识算法的核心，透过 DEXON 尖端的拜占庭协议技术，DEXON 得以拥有高交易吞吐量、快速确认交易的特性，除此之外，以可验证随机函数（VRF）实现的加密筛选算法也使得大规模的节点数量得以参与 DEXON 共识算法。
DEXON 拜占庭协议有两个重要的特性：即时反应性（responsiveness）以及网络分区容错性（networkpartition tolerance），这两个特性分別对应到了区块链的可扩展性以及安全性。即时反应性让 DEXON 上的交易可以在⼀秒內达到最终确认（finality），达到⼏乎与中心化系统无异的使用者体验，透过极短的交易最终确认时间，DEXON 的测试网也实现了超过 10K 的 TPS。在 DEXON 网络中，当交易信息⼀抵达，验证节点就可以运算共识算法并反映结果，因此区块确认时间只会与实际网络的延迟有关，而非任何预设的时间限制。在网络分区容错性方面，如果网络失去连接（比如网线断开或是云服务无预警关机），共识的安全性仍然会被保护，当网络连接恢复时 DEXON 将会重新运行，籍此达到分区容错性。
总结来说，DEXON 拜占庭协议的即时反应性和网络分区容错性使得 DEXON 得以实现高度可扩展性以及交易快速确认的特性。
DEXON 共识算法的详细信息可以在附录中的文章中找到，DEXON 共识算法与其他共识算法的比较可参考此网⻚。以下列出 DEXON 共识算法的优点：
极高的可扩展性
高度分片能力
单链架构的区块链因为其线性的结构，在本质上无法扩展。为了进⼀步提升 DEXON 网络处理事务的能力，DEXON 采用了分片机制，允许多条链并行，每条链都被视为⼀个分片，这使得 DEXON 网络实现了极高的可扩展性。
在 DEXON 网络中可轻易合并所有的分片，因为 DEXON 共识算法会生成具有共识时间戳及全局順序的区块，我们可以直接以共识时间戳为底层，将所有分片合并后再对区块进行排序，藉此在 共识层（consensus layer）实现高度的可扩展性。DEXON 的分片运行机制如图⼀所⽰。
此外， DEXON 还实现了储存层（storage layer）的分片机制与智能合约执行层（smart contract execution layer）的并行化，从而真正使整个系统具有高度可扩展性。
快速确认交易最终性
比特币交易确认可能需要数小时，而以太坊交易可能需要⼏分钟；在其他所谓的下⼀代权益证明（PoS14）区块链中，确认可能需要⼏秒钟。然而 DEXON 因为其拜占庭协议的即时反应性， DEXON 共识算法可以实现低于 1 秒的交易确认速度。此外，无论交易吞吐量有多大，交易延迟都可以保持不变。
低交易费用
比特币在 2018 年 1 ⽉平均每笔交易成本为 30 - 50 USD15，这⼀部分可归因于当时网络的交易堵塞且算力竞争越來越激烈造成挖矿成本的增加，在市场机制运作下用户不得不付出高昂的交易⼿续费。由于以太坊和比特币同样都基于⼯作量证明（PoW16）共识算法，因此也面临同样的问题。下⼀代 PoS 区块链可以降低交易成本，但是网络拥堵时，交易费用也会开始飙升。由于网络的可扩展性较低，当网络吞吐量耗尽时，交易费将会大幅提高。
与所有其他共识算法相比，DEXON 共识算法具有最低的信息传输成本，并且它不需要浪费电力来解決PoW 难题。交易费用低到可以忽略不计。实际上，我们估计 DEXON 网络在正常状况下转账的交易费用将可低至 10-4 USD。
安全且可靠
可抵御双花攻击
由于在 BTG、MONA 和 XVG 上发生的双花攻击（double-spending attack）事件，区块链的安全性受到了严重的质疑与批评。这些区块链系统之所以容易受到此类攻击，是因为他们的共识算法基于 PoW，且网络中的算力不⾜以抵御恶意的 51% 攻击。
例如，在 BTG 攻击事件中 ，攻击者以非常低的成本，在短时间内从挖矿池中借取了庞大的算力， 在交易所上对 BTG 加密货币的存款交易发起双花攻击。这导致了交易所损失了大约 2000 万美元等值的BTG。这种攻击事件的根本原因是，在任何 PoW 区块链系统中，交易永远不会得到最终确认。即便经过再多的交易确认，也只能确保概率性的最终确定性19（finality），而非 100% 确认。控制大部分算力的恶意矿⼯可以发动⾃私挖矿20产生重写交易历史的攻击。
在 DEXON 网络上，双花攻击永远不会发生。 DEXON 共识算法本身通过可证明安全的拜占庭协议保证了100% 概率的最终确定性。
公平性
可抵御超前交易攻击
典型区块链系統中的矿⼯可以⾃⼰決定区块內交易順序，从而发起 超前交易攻击（front-run attack）。在分布式数字资产交易等应用中，超前交易攻击问题非常严重，因为恶意矿⼯始终可以根据收到的交易信息进行套利 。这使他永远有着相较其他交易者更”不公平”的优势。
另⼀方面，DEXON 中沒有单个矿⼯节点可以決定 DEXON 共识算法中的交易排序，因为节点在出块时是通过基于 VRF 的筛选算法提议区块，沒有⼈可以预测谁会是真正的区块提议者，以此达到真正的公平性。
更加的去中心化
PoW
谈论到区块链的去中心化特性，很多区块链的价值信奉者认为去中心化的网络优于中心化的网络。 这是当前主流区块链系统中⼀个有争议的话题。事实上，在像比特币和以太坊这样的 PoW 系统中，网络算力大部分由大型矿池控制，如果这些矿池想作恶，可以很轻易地互相勾结并发动 51% 攻击，并非真正的去中心化。
DPoS 挖矿机制
为了解決传统 PoW 区块链的交易处理速度的问题，⼀些区块链系统采用了 DPoS （Delegated Proof-ofStake）共识机制，像是 EOS和 Cardano。在 DPoS 的架构之下，节点挖矿或是验证区块的能力与其抵押的代币数量成正比，这种非对称（asymmetric）的出块权助长了中心化的问题。
此外，大部分的 DPoS 区块链系統都采用了 PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance ) 作为共识算法，随着节点数量增加，PBFT 共识算法的交易信息复杂度会呈现二次方性的增长。
这可从其共识算法复杂度推导出： Ο（Ν2 ），其中 N 是节点的数量。由于节点数量不易扩展，因此必须采用代理机制，于是产生了所谓的超级节点，这迫使系统无法做到真正的去中心化。
DEXON Proof-of-Participation (PoP) 挖矿机制
另⼀方面，DEXON 则采用了对称（symmetric）的 PoP（Proof of Participation——参与证明） 作为挖矿的机制，在 PoP 中，每个节点在任何时间点出块的机率都是相等的，且验证区块的能力也都是相同的。此外，因为 DEXON 采用了最先进的基于 VRF的加密筛选算法，以此挑选出节点⺟体的子集合來验证区块，共识算法的复杂度可以从Ο（Ν2 ）降低到 Ο（Ν log Ν ），通过此随机筛选的机制，DEXON 将能夠运行大量节点，同时仍保持较低的信息传输成本，让网络真正的去中心化。
可验证随机函数（Verifiable Random Function, VRF）
所有拥有⾜夠 DXN 代币的用户都可以加入 DEXON 网络成为验证节点。DEXON 的共识算法每个小时会从所有验证节点选出⼀个子集合，被挑选的节点称为⻅证群（Notary Set），⻅证群负责提议并且验证区块。DEXON 采用了基于 VRF 的加密筛选算法，所有验证节点被挑选成为⻅证群的机率都是⼀样的，这个使得 DEXON 可以在数千个节点参与验证⼯作同时维持高效能表现。
节省电力耗费
PoW 区块链系統需要大量的算力來解決密码学难题，浪费大量电力并对环境产生负面影响。另⼀方面，DEXON 将达成共识所需要的成本降到最低，实现了最高水平的能源效率。DEXON 共识算法所消耗的CPU 与带宽小于区块资料有效负荷的 1%。
相容于其他的扩展方案
侧链及状态通道的技术（被称为第二层扩展方案）可以无缝地相容于 DEXON 网络。相较现存的侧链方案仅能使⼀般区块链系統的吞吐量达到数千 TPS 的水准，DEXON 共识算法可以轻易通过侧链技术扩展至百万级別的 TPS。此外，状态通道的扩展技术（如闪电网络33）及分层链的扩展技术（如 plasma）也可以被 DEXON 采用。基于可信执行环境（trusted execution environment）的链下扩展方案（如Oasis）及链下的安全多方计算的框架（如 Enigma）也可以将 DEXON 网络作为可扩展、低延迟的清算层。
总结来说，任何第二层扩展技术都必须建立在具有高度扩展性、低延迟与低交易费用的第⼀层区块链系統，方能确保最佳的表现效果。
DEXON 智能合约平台
DEXON 智能合约平台功能丰富且易于使用。为了最大限度地提高可扩展性、可用性和灵活性，DEXON 智能合约平台实现了以下功能：
DEXLang
DEXLang 是 DEXON 原生的编程语⾔，有两种版本，⼀种是功能齐全且图灵完备 ，用于开发通用 DApp 的编程语⾔；另⼀种形式可验证 （formal verifiable）且非图灵完备的函数程式 （func tional programming）语⾔，用与开发金融相关的 DApp。
此外，DEXLang 支持许多高级功能，包括数字签名验证，默克尔证明验证和各种哈希函数。DEXON还计划在未来整合门槛式签章 （threshold signature），DKG 、同态加密 （homomorphic encryption）和零知识证明（zero-knowledge proof）等功能。
DEXLang 配备了 DEXLang 编译器和 DEXON 虚拟机 DVM。DEXLang 可被编译成 WebAssembly，且DVM 也可以采用即时编译的技术，以提升智能合约的执行速度。
默认 Safe Math 运算
算法溢位是智能合约中常⻅的错误，这可能导致巨大的损失，如 BEC 币的攻击事件中，用户就损失了数百万美元。为了防⽌这个情況，DEXLang 中的所有算数运算都默认使用 SafeMath 函数库，这意味着任何溢出都会导致合约终⽌执行，以避免严重的意外问题。此外，我们提供了 unsafe 类型的数学运算函数，以防⽌运算时将溢出视为正常结果。
可延伸指令集
DEXON 的虚拟机可透过治理合约，增加更多的指令集以及原生的本机函数插件，使其更能适应未来的变化。举例来说，目前后量子加密算法（PQC）尚未被 NIST 认定为标准，在未來， DEXON 将可通过延伸指令集的功能，相容于后量子加密算法的数字签名架构。
支持多虚拟机
DEXON 被设计为能够支持多个虚拟机和智能合约语⾔，使其对开发⼈员有最佳的友好性，因为不同的DApp 都有其最适的智能合约编程语⾔。
例如，以 solidity 编写并执行于 EVM 的程序，可能比较适合通用型的 DApp。相反地，Tezos Michelson智能合约的编程语⾔则专注于形式化验证，较适合金融相关的 DApp。
DEXON 并行化事务处理引擎
DEXON 构建在无限可扩展的共识层（consensus layer）之上。为了实现无限可扩展的事务处理引擎，智能合约执行层必须与共识层同样可被并行化处理。为此，DEXON 采用了 Actor 模型 以实现并行化计算。 Actor 模型的运行方式类似于 事件驱动（event driven）编程模型，每个智能合约都将事务视为⼀个事件来接收，当合约收到事件时，它会激活合约执行，同时智能合约的 状态是由 LRU 记忆体所缓存以确保性能最佳化。
Actor 模型设计实现了 DApp 执行时最高的并行运算性能，此外，DEXON 采用了高级的软件事务性内存（software transactional memory）及多版本并发控制（multi-version concurrency control）的技术保持智能合约执行时的原子性，使智能合约可在最佳的状态下被并行化执行，此外，也可透过记忆体缓存的计算依赖图（computational dependency graphs）来侦测合约状态的变更冲突。同时 DEXON 也采用了最佳化事务排程器，以在 DEXON 网络的智能合约执行层达到无可匹敌的吞吐量。
无偏误的随机数预⾔机
许多博弈类的应用程序在执行智能合约时需要随机数，不过分散式帐本的技术本身无法生成无偏误的随机数。
面对这个问题，Ethereum 采取了以利益驱动的随机数预⾔机——RanDAO 提供随机数或从可 信赖的第三方（像是 Oracalize）调用外部随机数，但以上的解法不只增加了事务的延迟，也违背了原本去中心化的立意。
另⼀方面，DEXON 网络采用了最新颖的 DKG（distributed key generation）以及门槛式数字签章 的技术来生成无偏误的随机种子。作为 DEXON 智能合约执行环境的随机预⾔机。
可升级智能合约
DEXON 智能合约是可版本控管的。合约所有者可以通过部署新业务逻辑来升级现有合约，同时编写数据迁移（data migration）脚本以将原始数据存储变量转换为升级后合约中的新数据。合约升级过程完全是原子化且可追溯的。
可延后/重复执行的智能合约
DEXON 提供了通用的框架及功能，使智能合约可被延后/排程执行，也可以设定成周期性地执行合约。这样的功能对于金融相关的应用程序来说非常重要，可用于电商的分期付款和类似 Netflix 及 Spotify 的订阅制服务。
可调整的智能合约费用
在多数的区块链系统中，交易费和执行智能合约的燃料费都是由交易的发起者支付。 DEXON 的智能合约费用可设定由合约拥有者支付，让终端用户免费使用其 DApp 服务。
支持账号恢复功能
每个账户都可以设定恢复账号，如果有⼈忘记了⾃⼰的私钥，用户仍可以通过恢复账号的私钥， 将原账号的所有权转移到恢复账号从而恢复数据。
资产发行合约
通过 DEXON 网络上特殊的数字资产发行合约，DEXON 网络可容纳无限种数字资产在其上注册并发行。此合约包含业务逻辑，用于增加或減少已发布的数字资产总供应量并定义其 符号缩写。⼀旦资产从资产发行合约转移到用户账户，资产余额将记录在用户账户上，而不是资产发行合约上。资产发行合约非常适合用来ICO、政府支持的数字货币以及其他区块链系统跨链桥接的数字资产。举例来说，企业可以在 DEXON 网络上发行 1:1 担保的比特币资产，开设比特币银行。
跨链桥接合约
为了实现完全去中心化的资产交易，在不同区块链系统之间的桥接协议是不可少的。 Polkadot是目前最著名的跨链桥接协议。 Polkadot 桥接交易的方法，是依赖 协作者（collator）与提名者
（nominator）69的运行机制，协作者由提名者提名产生。而提名者的投票权与 Polkadot 的原生代币相关联，使得不同区块链系统中的协作者之间的权益紧密耦合。
我们认为，权益耦合模型在实际世界中并不可行。举个例子，如果 Polkadot 的市值为 10 亿美元，而且其桥接的比特币总量达到100 亿美元，那么从理论上来说，若有任何⼈想作恶，他的最佳策略就是购买⾜夠的 Polkadot 代币来破坏比特币验证系统，并窃取所有协作者管理的多重签名钱包中的比特币。
实际上，桥接资产的价值往往超过桥接网络的总资产价值，因此我们得出结论，如果要设计出实际可行的区块链桥接协议，协作者必須与桥接网络的代币进行利益分离。
在桥接网络上使用单⼀协作者所产生的另⼀个问题是，桥接区块链系统可能会因为 51％ 的攻击 而出现问题。在这种情况下，单⼀的协作者在面对区块链网络分叉时，被桥接的区块链系统的历史有可能会被改写。
PoS / PoA 混合模型
在 DEXON 中，跨链桥接机制在 PoS / PoA（proof-of-authority）混合模型中运行，以解決上述所有问题。采用混合模型的目的，主要是为了建立不同参与方之间的制衡系統，以避免潜在的攻击⻛险。
DEXON 平台上的 DKG 功能，可以产生去中心化的私钥给被桥接的区块链系统，每个被桥接的区块链系统都会有⼀个多重签名钱包，这个钱包由两个单位管理，动用资金需要两方都同意才能进行。这两个单位，⼀个是 PoS 桥接委员，另⼀个则是 PoA 桥接委员会，两个单位所保管的去中心化私钥都需要有超过 50%⼈的同意，才能产生有效的数字签名。
PoS 桥接委员会由活跃的验证节点所组成，而 PoA 桥接委员会则由 DEXON 治理委员会组成。P oA 模型的目标是实现利益分离和完全去中心化的桥接操作。DEXON 设计了⼀种特殊类型的智能合约称为 跨链桥接合约，可用于桥接不同区块链系统之间的交易，此合约将被部署在 DEXON 网络与被桥接的区块链系统之上。此种合约由 PoS / PoA 跨链桥接委员会（PoS / PoA inter-chain bridging committee）操作，以作为 双向锚定（two-way peg）的授权主题。
跨链的桥接合约通常会是多重签名合约，里面会有事先定义好的内置函数，以用来接收其他区块链系统交易的有效载荷（payloads）。内置函数可用来验证桥接资产的交易纪录、区块哈希值与merkle 证明等资讯。
跨链桥接合约中会有预先设置好的规则，以确保桥接交易可达到最终确认性（finalty），PoS / PoA 桥接委员会有责任确保锚定区块链系统（pegged blockchain system）的桥接交易运行无误， 并对输入交易的有效性进行投票。这称为入链（break-in）交易桥接。
商业逻辑也可以写入跨链桥接合约中，以将来⾃跨链桥接合约的交易发送到锚定区块链系统。这 称为出链（break-out）交易桥接，此操作需要 PoS / PoA 桥接委员会签署多重数字签名，才能产生有效的交易。
资产交易协议
DEXON 最适合作为跨链的高频数字资产交易结算层，因为它具有不到⼀秒的交易确认延迟，可防御超前交易攻击和跨链桥接功能。为了促进数字资产交易，DEXON 网络采用原子交换构建数字资产交易协议。
订单匹配模型
在 DEXON 网络中，每个用户都可以下 限价订单來交易数字资产。限价订单的信息将会记录在用户的账户之下。用户需要指定交易资产的百分比作为给订单匹配者 的交易费用。在 DEXON 中， 任何用户都可以成为订单匹配者，最快成功匹配订单的匹配者将获得交易费用。此外，DEXON 的订单匹配系统本身支持 部分成交订单。
不同市场流动性共享
为了最大化不同数字资产在交易市场的流动性，DEXON 建立了⼀种创新的流动性共享机制。在 DEXON中，如果⼀个用户有 1 个 ETH，他可以下订单同时以 1 个 ETH 等价购买 10 个 EOS ， 或 1 个 ETH 等价购买 0.1 个 BTC，而不必将其账户余额分配到不同的数字资产交易市场。在这种机制下，所有数字资产的交易市场就可以共同分享流动性，因此，即使在不同交易市场中，交 易者依旧可以享受最低买卖价差。
DEXON应用场景
数字资产发行
DEXON 的多资产账户系统与其数字资产发行合约的结合使得 DEXON 成为发行数字资产（如政府支持的数字现金）和托管 ICO（初始代币发行）的理想平台。
数字资产交换
DEXON 的多资产账户系统及其高频数字资产交易协议可与 DEXON 的跨链资产桥接协议配合使用，建立完全去中心化的跨链、高频、低交易成本的数字资产交易平台。举例来说，用户可以在 DEXON 网络上用以太币交换比特币。此外，由于流动性在 DEXON 网络的所有交易市场中共享， 因此所有交易者都可以享受最高的流动性和最低的差价。
稳定币与微支付网络
DEXON 可忽略不计的交易费、无限的可扩展性和低于⼀秒的交易确认延迟，使其非常适合应用在小额支付场景。此外，现有的高交易延迟与高交易费用的数字资产（如比特币和以太坊）也可以桥接到 DEXON网络，使其具有微支付能力。DEXON 也可以支持如 Basis和 Terra的稳定币，作为存储价值、交易、避险的媒介。
线上游戏
DEXON 在其智能合约平台中提供无偏误的随机性和低交易延迟，使其成为线上游戏应用的理想选择。
物联网（ IoT）或机器对机器（ M2M） 数据交换网络
DEXON 將在其智能合约平台上升级存储数据隐私和隐私保护计算，使其成为物联网和 M2M 数据交换应用的理想选择。
其他种类的应用
DEXON 將不断升级其功能，包括分布式即时消息系统，分布式数据库和分布式存储网络。总之， 任何中心化的应用程序，如供应链金融、⼴告交换、社交网络或 MMO（大型多⼈在线）游戏等， 都可以构建在DEXON 网络上。
结论
DEXON 网络是⼀个无限可扩展，低延迟的事务处理引擎，在去中心化的互联网时代拥有最低的交易费用，因此非常适合 DApps 的开发和部署。 DEXON 的跨链桥接协议作为所有区块链系统的分散中心，跨越不同区块链网络桥接资产和交易，并为即时去中心化的微⽀付和⾼频数字资产交换提供了基础设施。总结来说，DEXON 释放了去中心化技术的真正力量。通过 DEXON，去中心化互联网的未来终可实现。
关于更多DEXON信息：https://dexon.org/
更多区块链项目介绍：http://www.qukuaiwang.com.cn/news/xiangmu
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