基于区块链技术的通用应用平台EtherZero简介

EtherZero扩展了以太坊的Gas机制，并在其基础上扩展了Power的概念，赋予每个账户使用网络资源的权利，该权利与其持币量正相关，以及使用该权限后的恢复速度. 从而安全实现零交易手续费的特点。

同时，以太零基于DASH Coin的Masternode+Pow二层网络和社区自治架构，以及ETH的Clique共识算法，构建了mPos（Masternode+Pos）共识机制。 在这种共识机制下，任何人在持有约定数量的以太坊零币并搭建满足性能要求的服务器后，都可以参与以太坊网络的交易处理和社区自治。 基于mPos共识，适当设置出块时间等网络参数，以太零实现了高度的去中心化，在数千个主节点架构上实现了超过1400TPS的交易处理能力。

以太零将自己定位为区块链技术的整合者、推广者和实施者。

趋同是指目前大多数创新技术还处于试验阶段。 它们彼此分离严重，应用场景不明确。 一个组织需要站在一旁研究这些技术在实际应用场景中融合的可能性。 , 并为开发者提供一个容纳各种技术、面向应用层的操作系统。 完成主节点开发任务后，以太零将利用私募基金招募各类区块链新技术人才，整合现有技术，并与生产网络和实验网络并行，长期推进技术向实际场景的转化.

推广落地都是针对真实的应用场景。 任何技术都必须具备真实的可用场景，并在原有技术体系的经济效益上有所突破，才能成为主流。 我们将组织专门的行业应用工作组。 团队成员由传统行业专家、区块链技术人员、产品化及策划人员组成，对当前社会各行业进行详尽的产业调研和场景可行性研究。 ，以完成区块链革命的深化和普及。

过多的概念和技术成为普通用户在了解和享受区块链带来的红利过程中的一大障碍。 我们希望通过认知和技术的融合，让用户不再直接接触复杂的概念，输出一个成熟的产品给用户。 我们将尽最大努力引导社区开发者开发出真实、有形的产品。

一般应用平台要求

这个杀手级应用需要建立在一个平台上：

基础操作零手续费：为了支持更广泛意义上的去中心化应用的开发和业务运营，注册、登录、收藏、浏览、搜索、分享等各种基础操作以及各种逻辑操作不收取费用。

超高并发性和可扩展性：能够满足全世界的用户同时操作区块链上的合约和数据无疑是一件很可怕的事情，所以这个应用平台也需要有足够的可扩展性才能跟上根据用户和应用程序的增长按比例扩展。

即时反馈：在安全允许的情况下，用户的大部分操作都应该得到实时反馈，这是去​​中心化应用要媲美传统应用的基本要求。

版本系统：应用版本系统帮助开发者快速完成bug修复，方便开发者为类用户完成A/B测试等研究。

平台进化：社区提案系统和主节点投票可以帮助以太零完成社区驱动的进化，促进各种技术迭代和平台规则的快速共识。

关键组件功能：IPFS协议等去中心化存储、安全程序热修复程序、身份认证、匿名通信、通知系统等通用底层服务。

以太零关键完成功能

零手续费

EtherZero扩展了以太坊的Gas机制，并在其基础上改进了Power机制，赋予每个账户使用网络资源的权限，该权限与其持币量和使用该权限后的恢复速度正相关。 从而安全实现零交易手续费的特点。 交易发起方只需要持有网络的基础货币，而不需要消耗它。

极致交易

在新的以太零网络中，业务方可以定义交易确认所需的验证块数量。 由于出块时间缩短为1s，期间内授权出块的主节点数量为21个。因此，即使出于安全考虑，所有交易通常也能在3s内获得99%以上的确定性。 在 15 秒内获得最终确定性。

高吞吐量

基于 MPOS 共识并设置合适的区块生成时间等参数，以太零在数千个主节点架构上实现了超过 1400TPS 的交易处理能力。

开放去中心化社区自治

EtherZero在DASH Coin的Masternode+Pow二层网络和社区自治架构以及ETH的Clique共识算法的基础上构建了MPOS（Masternode+Pos）共识机制。 在这种共识机制下，任何人在持有约定数量的以太坊零币并搭建满足性能要求的服务器后，都可以参与以太坊网络的交易处理和社区自治。

同时，由于每个投票周期约1小时，从数千个主节点中选出21个主节点，这提供了超高的开放去中心化程度。

基于主节点作为投票者的提案决策和预算分配功能已经开发并集成到以太坊主网络中。

零手续费的智能合约开发平台

1.零手续费的必要性

EtherZero 实现的最令人信服的特性之一是零交易费用。

以最简单的分布式协作Todolist以太坊平台的特性，即待办事项列表应用为例。 它的去中心化实现可以应用于全球分布式协作团队的任务分解过程。 这个过程需要项目的每个参与者了解其他陌生成员的任务，每个人任务的确认是团队的共识结果，具有一定的可追溯性和去信任化要求。

本应用会涉及到会员的注册，任务的增删改查等需求。 根据以太坊的发展要求，所有这些操作都需要消耗gas，gas会转化为ETH向用户收取费用。 这对于应用程序的用户来说是不合理的，无论是在经济上还是在用户体验方面。

在以太零中，交易发起的频率和智能合约的执行步数将与账户中的余额正相关。 在满足免费要求的同时，也兼顾了网络资源的合理使用，限制了恶意攻击者发起DDOS攻击所需的高额资金投入。 这种基于经济考量的自由权益概念，将真正引领去中心化应用走进生活场景。

2.气体机制

在以太坊中，交易发起者支付的gas最终会根据ETH币的价值进行计算，作为手续费支付给矿工，即：Gas cost = Gas Used * Gas​​ Price。

Gas和ETH在以太坊中的作用如下：

• 一种衡量操作对网络计算资源使用情况的工具

• 打折到服务费中，作为矿工打包和验证区块的奖励

• 转化为服务费，作为抵御DOS攻击的经济手段

在以太零中，仍然保留了Gas作为计算资源计量工具的用途，但通过Power机制替代和扩展了与其手续费相关的用途。 Gas 和 Power 机制共同为 EtherZero 安全实现零交易费用奠定了坚实的基础。

3 动力机构

Power实际上是为持有ETZ的用户动态发行的权益货币，不能交易，只能消费，代表网络资源（计算、存储、带宽等）的使用权。 每个持有的 ETZ 都会分配一定数量的 Power，每个 Power 代表 1 个网络资源份额。

换句话说，零手续费并不代表可以不付出任何代价就可以使用网络，用户仍然需要付出持有价值币ETZ的时间成本。 用户持有的币越多，拥有的 Power 就越多，因此可以使用的网络资源，例如每笔交易消耗的最大 Power 值和 Power 消耗后的恢复率就越大。

对力量的形象理解就是：在游戏中，角色的最大血量和血量恢复速度是由力量值决定的。 与怪物战斗时，必须消耗一定的血量才能击杀某种怪物。 越是强大的怪物，杀死它就必须消耗更多的血量。 对于Power机制，持有的ETZ就是Power值，最大血量就是账号的Power Max，血量的恢复速度就是Power Speed。 击杀不同类型的怪物的任务是执行不同类型的操作，例如交易或部署合约。

Power 不同于 ETH 中的 Gas：

• 对于每个账户，当账户余额不变时，其最大Power是固定的

• 电量会恢复，恢复速度与ETZ持币数量正相关

• Power的消耗是一个power reduction的过程，而在ETH中，通过Gas计算手续费是一个累加的过程

EtherZero 中消耗 Power 的操作类型与 ETH 中消耗 Gas 的操作类型相当：

• 发送交易需要消耗账户Power

• 交易过程中携带的数据量越大，消耗的电能就越多

• 合约中数据的计算复杂度越高，消耗的Power越多

• 交易池中的排序按照Gas Price从高到低排序

4. Power的数学解释

所有余额大于或等于 0.01eez 的账户都会随着区块的增长不断产生 Power，直到达到账户 Power 的上限。

在控制台查询自己可用的Power：

• eth.getPower("你的地址")

• web3.fromWei(eth.getPower("你的地址"), "ether")

主节点和 MPOS 共识

1.主节点

1.1 什么是主节点

主节点是Dash全节点服务器的概念，是保证区块链提供一定服务和基本性能的必要服务设施。 在达世币网络中，主节点以POS（Proof of Service）机制运行，与负责完成POW（Proof of Work）的矿工节点一起，构成一个概念上的两层网络。 成为达世币主节点的要求是存入1000个达世币，并按要求搭建服务器。

与 DASH 硬币不同以太坊平台的特性，以太零的主节点更类似于 EOS 超级节点。 MPOS共识机制下，主节点群代替矿工在POW机制中的角色，共同处理交易验证、打包和广播。 EtherZero 的主节点服务器要求不需要像 EOS 那样达到数据中心级别，一般的云服务即可满足要求，而较低的节点服务器要求让网络运行更加去中心化和开放。

1.2 主节点职责

主节点的职责包括：

• 交易验证和打包：验证交易签名、账户余额、Nounce值等，执行交易和智能合约，将合法交易打包成区块。

• 社区自治：对提案有表决权，将反映社区的讨论趋势和关注点，将涉及以太零发展的方方面面，包括但不限于技术迭代的方向、运营计划的调整、会员纠纷的解决、经济运行参数的变化等。

1.3 主节点权益

主节点的建立和维护需要投入财力、时间、精力和技术，为全链用户提供越来越优质的服务。

以太零的出块奖励的 75% 将奖励给主节点。 在共识算法中，性能较差的主节点产生的区块很容易被丢弃，因此性能和网络状况较好的主节点产生的区块被识别的概率更高，可以获得更多的奖励。

1.4 操作主节点

成为以太零的主节点有两个要求

• 持有20,000 ETZ

• 部署云服务器，服务器应有独立的IP地址，至少16G内存和1TB硬盘空间。 具体推荐配置请参考社区搭建指南

2. MPOS共识机制

2.1 区块生成与验证

要说明MPOS算法的实现逻辑，首先需要介绍一下以太坊传统的两种出块方式。

第一种是从创世块开始一个接一个地连接所有交易和块。 这种方法已被证明在像以太坊这样的复杂网络中非常耗费计算资源。

二是只有授权的机器才有权出块，节点投票授权或取消授权。 这些额外的投票机制记录在区块 extaa 数据字段中。 这种方法降低了区块生成的难度和网络的维护成本。 节点只需要下载区块头并验证其有效性即可。 之后，他们可以从网络下载任意最新状态并检查最新的标头。 这种共识机制目前运行在以太坊的名为 Cliquee 的测试网络上。

EtherZero 的 MPOS 共识算法基于第二种思想，即区块只能由可信签名者完成，每个节点看到的每个区块都可以匹配一个可信见证人列表。 这里的挑战是如何维护可以实时轮换的授权证人列表。 这是由系统智能合约保证的。 维护每一轮授权见证人列表的协议包含在区块中，同时在 zone 区块头的 ExtraData 部分，我们放置了节点的签名。 这将允许任何获得区块的节点根据授权见证人列表对其进行验证。 同时也使区块头中的矿工地址字段失效。 这也从另一个角度增加了主节点账户的安全性。

2.2 区块组成

下图解释了以太零的区块数据结构：

2.3 授权政策

为了保证授权见证人名单是动态随机变化的，我们使用区块的Hash值与主节点ID进行计算，并根据计算结果进行排序，从而保证了见证人名单的不可预测性和随机性。 也可以保证所有节点计算出的结果相同，达成共识。

只要见证人满足上述规范，他们就可以授权和分配他们认为合适的区块，通过采用

以下策略减少网络流量和分叉：

• 计算下一个区块（parent + BLOCK_PERIOD）的最佳签名时间。

• 如果轮到你了，等待准确的时间到达，立即签名并广播。

• 如果不是轮到，则延迟Random (SIGNER_COUNT * 500ms) 的拍号。 该策略将确保当前回合的见证人在签名和传播方面比即将离任的见证人略有优势。

3.极速交易

在每个1小时的投票周期内，由随机授权算法选出的21个主节点轮流出块，出块时间为1s。 一旦一笔交易得到了 15 个不同的交易方的确认，即被 15 个不同的区块生产者验证，该交易就被认为是完全最终的，不能更改。

但在实际处理中，业务方可以灵活自定义所需的确认块数。 对于重要性不高、实时性要求高的交易，可以将最小区块确认数设置为3。实际上，一笔交易经过3个区块确认，其最终性达到99%以上。

4. 高扩展性

正是基于1s的出块时间和安全高效的共识算法，在目前以太坊主网正常运行的情况下实际TPS可以达到1400。

5.如何防止攻击

5.1 对于 51% 攻击

主节点门槛的存在，使得基于构建大量节点发起攻击的成本极其高昂。 在以太零中，当主节点总数为3000个时，为了获得1.72%的攻击成功率，黑客需要控制或创建2000个主节点，即购买4000万个ETZ，接近总发行量的1/5的ETZ。 付出巨大的经济代价去以小概率攻击网络，绝对得不偿失。 再加上混币ETZ降低了整体流动性，这种攻击操作起来就更不现实了。

其中，n为主节点的仲裁链长度； t是当前网络中活跃主节点的数量； r为攻击者控制的坏节点数，其值≥n。

5.2 双花问题

比特币通过 POW 和区块确认数防止双重支出。 由于设计自身的局限性，一笔交易的确认需要很长时间。

EtherZero 采用与 ETH 相同的拒绝双花交易的方案——Nouce 值。 该方案描述了一个账户的交易按照网络中交易发起的顺序执行。 Pending transactions 提供变现的可能性，即你可以通过设置更高的 Gas Price 来替换具有相同 Nounce 值的 pending transactions。

5.3 女巫攻击

指通过在网络上创建多个帐户而获益的一种攻击方法。 Power机制构建的单账户交易能力衰减将导致只有持有大量ETZ才能实施的更有效的Sybil攻击，交易拥塞时交易池基于Gas Poice的交易排序方案将进一步减少这个。 攻击的影响。

5.5 芬尼攻击

Finney 攻击是由比特币的第一个用户 Hal Finney 定义的。 它是一种利用比特币中未经证实的交易来诈骗接受比特币支付的商户的攻击。 它是双花攻击的一种变体。 这种攻击的前提是：商户信任未确认交易，收到未确认交易后立即发货，且无法撤销。

这实际上是利用了 BTC 等高延迟交易确认支付服务的时间差。 在以太零中，近乎实时的交易大大减少了这种攻击的操作空间。

技术经济参数

1. 技术架构

2 共识参数

·共识机制：MPOS

·签名算法：Secp256k1

哈希算法：Sha256

·投票时间：约1小时

·出块节点数：21个，每个投票周期由所有主节点根据算法随机轮换

·最终确认所需的主节点数量/数量：15

3块参数

·出块时间：1s

· 区块奖励：0.45 ETZ

奖励分配：75%平均分配给在线主节点； 25% 用作社区预算

4 主节点参数

· 锁定20,000 ETZ

搭建基本要求：内存大于16G，硬盘不小于1TB，8核CPU

技术路线

1. 技术思维

另一个影响以太坊性能的因素：我们目前的区块生成时间是1s，需要进一步考虑以太坊EVM在执行智能合约时的状态读取速度，以及影响以太坊性能的核心问题。 在比特币系统中，比特币脚本的执行时间从不计入比特币网络的交易延迟，主要是因为比特币脚本是非图灵完备的，而且很短，自然实现的功能也很简单。 以太坊使用账户模型，这是一个状态机，支持图灵完备的智能合约。 与比特币脚本相比，它非常强大。 以太坊底层使用WorldState，使用MPT（Merkle Patricia tree）来记录以太坊的整个状态。 变化。 以太坊的 EVM 在执行智能合约的时候，有很大一部分时间是花在读取 WorldState 上的。 下图描述了MPT状态树根哈希的存储：

由于这种独特的数据结构，随着记录交易量的增加，每次读取特定值时与底层数据库的交互次数将增加 0(n)。 这些访问不是顺序存储，而是离散随机存储。 ，底层的leveldb在面对如此大量的读取时性能很低。

目前以太坊矿工为了保证出块率，更关注HashRate，但是这部分是由GPU完成的，所以他们不太关心上面提到的智能合约执行过程中状态读取的整体性能。 解决这个问题，进一步提高网络的处理速度和稳定性，将是我们团队下一步的目标。

二、工作安排

平台技术特性的迭代将对应生态的逐步发展规划，根据不同时期的不同特性，引导开发者和用户关注相应特性支持的杀手级应用。 从发展的角度看生态的成长。

应用场景及市场预期

1.一般应用

区块链的核心任务是信任无关的，即无论交易对手是谁，都可以直接进行交易而无需对其产生任何信任。 这种信任无关是通过智能合约实现的。 以一个比赛结果投注合约为例，其简化代码大致如下：

基于这样的考虑，现实中哪些服务需要两方或多方的参与，需要中介的存在来消除信任，那么这些服务就可以通过在区块链上部署智能合约来代替中介的职责。

事实上，基于以太坊的智能合约也具有通用性，但其耗费特性使得开发者编写的复杂智能合约在成本上无法支撑大量用户。

以太零取消其收费制度后，合理使用智能合约服务的用户将无需支付任何费用，保证了大规模去中心化应用的经济可行性和可持续性，也使得DAPP天然具备了基于账户余额差异化服务的能力。

2、行业实施

以太零作为一个底层应用开发平台，并不局限于合作行业，而是需要表达一些成熟的思考。 这种思路是我们以后要开始实现的一个应用。

2.1 游戏道具内容合作交易平台

一只猫搅乱了整个以太坊，让人们意识到区块链在游戏领域的巨大潜力：道具交易市场中道具唯一性的重要性。

我们将设计一个基于内容的去中心化道具外包和交易平台，连接设计师和编剧、数值系统设计师、游戏厂商、玩家等群体。 各个角色的使用示例如下：

• 游戏厂商：发布需求，将ETZ币添加到智能合约中作为预付款

• 设计师和编剧：接受任务，根据游戏厂商的游戏理念设计道具； 批准后接受合同付款

• 数值系统设计师：设计爆发率、道具效果、爆发条件、变异条件、变异规律等； 审核通过后接受智能合约支付。

• 玩家：为项目设计投票； 交易独特的物品

通过这样一个生态循环，实现创意的表达、传播和实现。

2.2 行业通证支付方案

行业研讨会将深入各个行业，与专家共同探讨在这些行业建立基于以太坊零代币的独立经济体系的必要性和可行性。 并探讨大数据技术与分布式记账、匿名记账技术的结合，以大量可信数据为基础，为人工智能在行业中的应用提供充足的养分。

2.3 中心化组织映射

社会需要各种形式的组织，社会本身的包容性和多样性恰恰是社会自由程度的体现。 我们计划在以太零中实现真实组织的虚拟映射。 相对于DAO组织，我们称这种映射为MRO（Map of Real world Organization）。 应用区块链技术实现企业管理和业务关系管理。