SCDO一个可扩展高效和分散的区块链系统现在火热阶段当中

1 前言

SCDO是一种新的点对点块链系统，它允许以安全和有效的方式分散价值转移。 它提供了一个子链框架，名为Stem子链协议，它构成了利用SCDO技术应用的基础。

由于中本聪(SatoshiNakamoto)[1]的开创性论文创建了一个纯粹的对等版本的数字现金系统-现在是众所周知的比特币，因此发明了许多不同的数字令牌系统，如Etalum[2]、Zcash[3]、 Algorand[4]等。其中，Etalum将一个完整的智能合同框架(用图灵-完整语言编写)引入到数字现金系统中。

智能合同是一种计算机代码，当满足某些条件时，可以执行。 智能契约的发明确立了区块链应用的基石。 这些数字现金系统试图实现的关键目标是安全、效率和权力下放。 更准确地说，安全的区块链保证数字现金的所有权和转移按预期工作有效的区块链保证交易在合理的时间内完成;分散的区块链允许在中间没有可信第三方的情况下完成点对点交易，就像当前集中金融支付系统中的银行、支付中心一样。这二个目标通常被宣布成一个不可能的三角形，也就是说，它们中的两个最多可以在一个区块链系统中实现。区块链技术的应用潜力巨大。

另一个关键问题是单个区块链系统如何支持来自金融，通信，云计算，制造业等不同行业的异构应用。

在这篇白皮书中，我们提出了SCDO对上述问题的解决方案。

为了提高效率:SCDO提供了一个分片框架。SCDO mainnet可以根据需要配置尽可能多的碎片。 然而，从实际的角度来看，SCDO主网有四个碎片。 对等事务的发送方和接收方可以属于不同的碎片，也可以属于相同的碎片。

对于安全性和去中心化:除了提供健壮的对等网络和私钥和公钥框架外，还发明了工作共识算法ZPOW的新证明。ZPO W关注的是科学计算，而不是哈希速度。 ZPO_W对CPU是友好的。 GPU在执行ZPOW是失去了优势。 它使用较少的内存和更密集的CPU计算。 很难为ZPOW设计ASIC芯片，正如我们在不久的将来所看到的。这些特殊的特点使SCDO主网不那么容易受到少数矿工的统治，从而使SCDO主网在安全上更强，并为矿工提供更好的游戏场地。

对于异构应用程序:SCDO提出并实现了Stem亚链协议。 可以支持不同领域的应用。 例如，如果一个应用程序需要高吞吐量，而不太关心分散，那么一个名为Stem智能合同的智能合同就会注册在SCDO主网(或根链)上，它充当根链和子链之间的“脐带。 根链为子链提供了安全性，子链可以选择其共识算法，例如PoS或PBFT共识算法，具有较高的吞吐量。

在接下来的几节中，我们将描述上面提到的每个解决方案。

2 符号和术语

在本节中，我们将说明后面部分中使用的几个符号。

公钥和私钥:一对固定长度的整数。 对由椭圆曲线函数创建。 公钥用作接收事务的地址。私钥用于签署发送给收件人的事务。

事务:固定数量的数据字段。 每个字段记录对等操作的一段信息，例如要发送的令牌数量、接收方的公钥、发件人的签名和其他杂项信息。 如图1所示

无花果。 1交易的例子

债务:一种跨期交易。 它具有与上面定义的事物相同的结构。

块:包括四个元数据部分-标题哈希、标题、事务列表(TX列表)和债务列表。 头包含块的基本信息，如前面的块头哈希，块的创建者，到目前为止在SCDOmainnet中记录的块数，当前时间戳，事务Merkle树的根哈希。 tx列表是一组要处理的事务。 债务清单是一组债务，主要记录不同碎片之间的交易(稍后将解释)。 块中的最大事务和债务数量由最大块大小(在SCDO主网中设置为1M字节)决定，约为6000。 块结构如图所示。 2.

光节点:SCDO对等网络的节点，具有最小的信息，以便它可以发送/接收SCDO令牌或将智能合同发送到SCDO块链。

节点要么是挖掘节点，要么是光节点。 它有一个账户作为其本身的一部分。

现在，我们准备说明碎片框架、ZPOW协商一致算法和Stem子链协议。

3 SCDO分片框架

SCDO sharding框架的唯一目的是提高SCDO mainnet的事务效率。 每个碎片都可以被看作是一个区块链本身。 SCDO shard框架提供了基本功能，以便所有shards以和谐的方式协同工作，从而能够高效和正确地处理对等事务。

理论上，SCDO mainnet可以有尽可能多的碎片。 然而，从实际的角度来看，SCDO主网被配置为有4个碎片。 四个碎片就是这样形成的。 我们将节点和账户划分为4个子集。 每个子集形成一个碎片。 提供了一个函数来为给定的碎片创建一对公钥和私钥。 使用密钥对创建帐户数据结构。 账户可以在SCDO主网中执行各种事务。

在SCDO中有两种不同类型的账户:外部账户和合同帐户。 外部账户可以与任何碎片中的其他外部账户交互，而合同账户只能与同一碎片中的账户交互。

为了简单起见，我们使用一个碎片(本地碎片)来解释如何将事务打包成块，然后记录。

对于事务TX，三种情况中只有一种发生

1 发件人和收件人在本地碎片中，

2 发件人在本地碎片中，收件人在不同的碎片中，

3 收件人在本地碎片中，发件人不在。

对于(1)和(2)，TX被添加到TX列表中，否则它被放入块的债务列表中。

挖掘节点保存和更新以下元数据:

1.块链(称为本地链，全链):迄今为止由本地碎片的挖掘节点创建和确认的块。

2.块头的链互相切块(称为光链)。 它在处理不同碎片之间的事务中起着至关重要的作

用。

3 事务Merkle Tree:它记录从本地碎片发送的事务。

4 债务Merkle树:它记录从其他碎片发送到本地碎片的交易。

5 收据MerkleTree:它记录交易收据，收据中包含的信息主要是交易费用、交易的散列

以及如果交易是从合同发出的，则使用多少“煤气”(SCDO令牌。

6 一份已收到但未装在已确认区块的交易和债务清单。

无花果。 4说明了本地链和光链。

无花果。 4本地链和轻链插图

为了使SCDO碎片框架工作，两个碎片之间以及本地碎片和任何其他碎片之间的事务TX的信息被记录在SCDO主网中两次。 TX记录在发送方碎片中的TX列表和接收方碎片中的债务列表中。在发送方的碎片中确认了一定数量的块后，矿工就会创建一个与TX有关的债务，将其放入即将发行的债务池，并将其广播到SCDO的对等网络。

当一笔债务到达接收者的碎片时，它就会被添加到即将到来的债务池中。 当挖掘节点Nd从传入的债务池中选择债务DT时，在将DT添加到新快之前，Nd向发送方碎片SS中的一些挖掘节点发送请求以验证此债务。如果此债务存在并已包含在已确认的块中，则返回块头哈希b1h。 钕验证如果blh已经在与SS有关的光链中。 如果是，则将DT添加到块中。 如果没有，它等待下一轮。

本地链和光链是SCDO切分框架的关键设备，保证了所有事物的正确记录。

4.SCDO共识算法与挖掘

工作证明(PoW)的区块链挖掘方案通常如下。 有共识算法，如F(*)。对于给定的块b和 nonceNC，F(b，NC)将返回一个计算值。 如果计算值满足给定条件，则NC为解。 首先找到解决方案的挖掘节点是记录b的赢家。 比特币中流行的PoW共识算法是哈希函数。 挖掘节点通过增强NC来计算F(b，NC)，使返回值满足预先给定的条件(困难)。 一旦发现这样的nonce，挖掘节点就向其广播新闻。

5.茎子链协议-SCDO子链框架

在本节中，我们将介绍Stem亚链协议。 未来将发表一篇更详细的研究文章。

Stem子链协议为SCDOmainnet提供了第二层可伸缩性解决方案。 在该协议下，SCDOmainnet(根链)可以保护子链上的资金安全，而子链可以实现不同的共识算法来加快交易速度。

茎子链协议旨在提供一整套有用的特性。 它支持基于账户的子链，安全和灵活的存款/退出操作，快速访问Stem智能合同中的账户余额，即“脐带”，以及可定制的子链状态终结性。

SCDO的子链可以为不同的应用程序设计，例如:

1.快速和私有事务通道:一组用户在子链上发送事务，并将更新的状态中继到根链;

2.记录物流信息等重要信息的数据仓库:数据的历史由SCDO根链背书:

3.分散融资:儿童链用户在根链上交换/借用SCDO，并在儿童链上提供同等资产;

4.独立的链，有自己的令牌，可以与SCDO交换。

尾语：感谢今天的阅读，AGC88AA

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编译者/作者：区块小链

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