区块环链：去中心化、安全性、可扩展性不可能三角的解决方案

区块链技术是信任的机器，它是以数学加密的方式在分布式网络中寻求共识的记账技术。区块链技术从以比特币为代表的第一代加密货币形态，到第二代以太坊为代表的智能合约形态，到第三代以超级账本为代表的金融科技形态。已经历经三种技术形态的发展。和集权式中央服务器不同，分布式的网络存在着共识问题，而取得共识的过程当中就存在去中心化，安全性和可扩展性的不可能三角问题。追求安全与去中心化则无法达到可扩展性，追求可扩展性与安全则无法实现去中心化，追求可扩展性与去中心化则需要牺牲安全。如下图所示。

其实，这种不可能三角的关系是普遍存在于社会生活各个方面，人们从不同的角度总是能找到类似的不可能三角（Imporssilbe Triangle).从离散数学的角度上，这种不可能三角就是著名的CAP原理。CAP原理的名字是取自Consistency（一致性）、Availability（可用性）、Partition（分区容忍性）三者的首个字母单词。简单来说一个分布式系统最多只能满足一致性、可用性和分区容错性中的两个。从社会学的角度来上，存在着民主，效率，安全的权衡取舍。从法律的角度来看，存在着立法，执法，司法的冲突与共存。我们可以作出如下归纳：

区块链

去中心化

可扩展性

安全性

离散数学

一致性

可用性

分区容忍性

法律学

立法

执法

司法

政治学

民主

效率

安全

人们总是不断的追求着真诚，善良，美好的事物，讨厌虚伪，邪恶，丑陋的事物。由于区块链存在着魔咒一样的不可能三角，所以有些人把缺乏去中心化的区块链（如超级账本）称为伪区块链，把缺乏可扩展性的区块链（如比特币）称为丑区块链，把缺乏全安性的区块链（如比特雪球）称为恶区块链。那么我们能否找到一种破除不可能三角魔咒的解决方案，找到一种真善美的区块链技术吗？能！我们已经找到了方案，这种方案就是区块环链。

1、区块环链的核心：数字资产

数字资产是实物资产在信用网络世界的唯一镜像，它是由所有权和价格构成的信用单位。数字资产是信用网络流通的基本单位，如同物质世界的原子一样，原子是由原子核和电子构成，原子核带正电，电子带负电，由于正负电的相互吸引关系，所以形成了一个N个电子围绕着一个原子核运行的稳定结构。如下图所示：

哈希指针不但可以反映数据结构的位置，还可以通过哈希函数的加密以确保数据结构的不可篡改。因而它真实的反映数字资产的实时状态。这种实时状态是就是价格和所有权的资债对（资产和负债对应关系）。如上图所示，红实线指针就是一个哈希指针，他反映了数字资产在某个时间点上的所有权归属和价格。所有权由密钥对的私钥签名所体现。而价格则由交易双方报出并由系统自动撮合。

在资产环中，不管资产的所有权和价格如何变动，所有权的值永远等于价格值。或者说，资产环是由哈希指针确定的实时零值资债对。从会计学的角度来看，数字资产属于资产类，增加记入借方，减少记入贷方。而价格而表示交易对手为了取得资产所付全款。因为系统已收到交易对手的全部购货款，但当时并没有发货，所以只能是预付款。在会计学中，预收款属于负债，增加记入贷方，减少记入借方。所以说，哈希指针所确定的是一种资产等于负债的零值资债对。而虚线指针则表上较早时间的上一次交易的价格和所有权的资债对。而数字资产的运行过程也就是通过不断交易而改变所有权和价格资债对，这是一种不可逆的的可程，并具有唯一性。

2.交易输入：三叉树

区块链是单链输入和单链输出的一种链式交易结构，而区块环链是三叉树输入和单链输出的分层环绕交易链。三角型是世界上最稳定的几何结构，三叉树交易结构具备高并发，容量大，重量轻，可无限扩展和零交易费用的特点。

我们通过电子计算机把文字信息通过一定的编码方法转化成光电信号，并通过二进制的光电信息的交互运算，得到结果后通过输出设备（如显示器）还原成文字信息。信用网络中的资产交易也是现实交易的数字化映射，它最终还是会通过输出机制转化成现实交易。否则就只是一种虚拟游戏没有任意义。现实交易中，在我们做出一个购买决策之前，我们会一般会考虑资产的三个因素，所有权，价格，来源。所有权能确保我们付款之后可以拥有产品的所有功能。是一个功能性因素。价格确保我们的成本是合理并可以接受的，是经济性因素。来源能确保此交易是可靠的，是得到所有人认可的，它是一个安全性因素。只有所有权，价格，及来源都得到购买者的确认之后，我们才能做出理性的交易行为。在信用网络中，为了实现可靠的交易，我们也需要在交易前确认所有权，来源，和价格这三个因素。我们称之为交易输入三叉树结构。并通过三叉树结构最终形成一个稳定可靠的区块环链。三叉树数据结构如下图所示：

左链就是确认所有权的交易链，所有权是资产的功能性因素，所有权是由资产功能衍生的，所以也叫母链。母链的确认就是对资产的创世交易进行确认，确认资产存在的真实性，合法性，可靠性，唯一性。

右链就是确认价格的交易链。价格是我们为了取得资产所有权，在竟争性网络中所付出的代价。是母链的对立面，所有叫父链。父链的确认就是对资产的上一个交易进行确认，确认上个一个交易的买家确实拥有资产的所有权，实质就是用公钥对上一个交易的私钥进行验证。

中链就是区块链，或家族链。就是确认上一个交易所在区块。在分布式网络中，为了取得共识，我们一般会把某一时间点所产生的所有交易打包到一个区块当中，并致力于得到全网的确认以取得共识。中链的主要作用在于确认上一笔交易所在的区块的唯一正确性。这会要求确认节点做出一定量的工作证明（POW），我们称之为微挖矿。

3. 从微交易所到世界状态

以三叉树为基础，以资产交易环为驱动的区块链，我们可以用下图来表示。

虽然区块环链当中也采用POW的共识机制，微挖矿可以把矿池集团控制的集中式挖矿变成分布式的挖矿。不但从数据结构上实现了去中心化，而且在共识机制上实现了分权化。是真正的去中心化网络。但是这个挖矿的难度是很小的。对交易的速度的影响微乎其微。并且交易本身的信息是储存在资产环中，而区块当中只是储存着表示交易序列的哈希值，相当于只是储存着打开资产环的钥匙，而不是储存资产的盒子。这种轻量结构能提供和VISA相当的交易速度。所以说区块环链具有无限的可扩展性。因为区块链中只是储存在打开资债对的钥匙，通过钥匙我们可以知道资产的数值和负债的数值，这两个数值相同，但方向相反。这钥匙本身对于区块链来说是没有任保价值的。资产的进入，退出，或者是被攻击，对上一层的区块链不产生实质性的影响。在资产环链中，工作区域只能是资产环，而区块链只是资产环的状态列表。可以说，在极端情况下，即使区块链所包含的资产环99%出现了故障，余于的1%仍然可以保持正确的工作状态。这就可以完全解决安全性问题。同时，这样区块环链是分层分级的。它最终形成一个有向无环图分层网络结构。基于相同产品或地域的交易群我们称之为微交易所。相关联微交易所组成的集群自发组成行业交易联盟，或地区联盟，一层一层的向上扩展，并最终构成一个世界状态。

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编译者/作者：李才明

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