Algorand将宣布的最新创新技术与实例讲解

Algorand将宣布的最新创新技术与实例讲解

英文原作者：SilvioMicali 翻译校对与细节讲解：Future小哥哥

Algorand基金会将很快从新加坡推出Algo。届时，得益于它的富有创造性的技术，

【Algorand区块链具备三个重要的特性】

1. 无分叉  由于其独特的一致性算法，Algorand区块链不会分叉。一旦出现，每个新区块都保证永远保留在链上。此属性意味着Algorand区块链中的每个交易都是最终端的。

2. 一个真正的交换媒介   Algo将会是一个真正的交换媒介。 比特币和其他proof-of-work项目生成区块的速度都很慢，不管底层通信网的速度有多快。即使一个区块可以在几秒钟内在整个网络中流通，比特币仍然需要每隔几分钟就生成一个区块，以保持足够低的分叉几率。 相反，由于它的区块链不分叉，Algorand生成一个区块的速度与它在网络中传播的速度一样快。

3. 全面的通证化   从第一天起，Algorand区块链就能够在全球范围内进行连锁的荷兰式拍卖。这将促进各种资产的通证化，例如房地产、分布式计算等——伴随着最大的可延展性、公平性和透明性。

这仅仅只是个开始。在我分享Algorand即将推出的技术的一些亮点之前，我觉得有必要解释一下为什么这些技术被列为Algorand区块链协议最重要的早期改进。

我们的发展理念

我们在Algorand的发展理念坚持四项基本原则。这些帮助我们优先考虑我们为区块链构建的革新，其目标是为所有人提供可持续的、无限的机会。

1. 性能  我们早期的主要关注点是确保Algorand区块链的最大性能。当然，这对Algorand用户俩说是一个很大的有利条件，但对于保留Algorand区块链的去中心化也是至关重要的。中心化有一种狡猾的变化方式，这种变化方式的主要途径之一是性能。换句话说，每当运营需求变得过大时，它们自然就会落到越来越少的人手中。

2. 直接使用和采用   仅仅开发新工具是不够的，我们必须密切关注由社区的确切需求驱动而开发的工具的特定目的和实用性。通用功能的发展就像是煮沸整个海洋以捕捉一条特定的鱼。 我们的工作重点是构建那些基本的第一层和第二层功能，这些功能将推动我们的平台被更快速、更广泛地采用。

3. 即时可验证性   区域链通过让信息在整个链上十分透明。然而，当链上的数据呈指数级增长时，透明度会逐渐降低，关键数据藏在显眼的地方，淹没在整个链上可用的信息量中。 特别地，侧链通常是通过在一般区块中转储相应的交易来实现的。这迫使用户清除整个区块链以重建相对于所讨论的侧链的信息。 就像大海捞针一样。这种对区域链的仔细梳理可能需要几个月的时间，而这种验证所需的时间大大降低了区块链的潜力值。

4. 简化性   我们所有技术创新的基本原则是简化性。简单其实是最复杂的，是通向广泛参与、可靠和信任的大门。为了达成有效的成果，解决方案需要尽可能简单，但不是更简单。

【VAULT:ALGORAND对区块链存储问题的解决方案】

为了检索过去的交易，存储整个区块链是必要的，就如这在正常的业务过程中是必需的一样。但对于一些项目，比如比特币，也有必要建立新交易的有效性。

然而，随着区块链的增长，要存储它的所有区块可能会很有挑战性。即使区块链每10分钟才产生一个区块，最终也会包含超过1tb的数据。为了及时跟进区块链而下载如此多的数据会阻止新用户积极参与到新区块的生成中。依赖于存储整个区块链的其他用户，而为自己提供偶尔需要检索的过去区块，并不像看上去那么简单。事实上，为了避免被欺骗，你还需要要求他们提供一个证明，证明他们提供的信息是正确的。根据目前的技术，一旦区块链足够长，这样的证明本身可能就会很麻烦.

传统区块链处理区块储存与检索的方式，并不适合去中心化式的架构，并且最终会阻碍无边界经济的成长。

【Algorand的Vault系统为这些问题提供了一个独特的解决方案】

1. 有效地接纳新用户 Vault使加入网络的新节点更容易参与到新块的生成中。实际上，Vault只允许新用户下载(和更新)一个紧凑的信息片段。因此，新用户就可以和从第一天开始就一直参与(并存储所有区块)的用户一样以完全相同的方式参与新块的生成。

2. 高效和可证明的区块检索 Vault允许存储整个区块链的用户可证明地提供任何之前区块的内容(全部或部分)。存储链的用户不仅可以提供与过去交易相关的信息，还可以添加一个简短且易于验证的证据，证明所提供的信息是正确的。

总而言之，Vault服务既保证了Algorand区块链的去中心化性，又保证了从未存储过它的各方也都可以访问。

我们都知道随机存取内存对于计算有多重要。Vault将为Algorand带来相同的价值。

【PIXEL：Algorand通过更好的签名技术减少带宽】

为了以协商一致性，去中心化性和安全性的方式运行，Algorand协议通常要求多个用户签署共同消息。（例如，只有在已经确定其有效性的多个随机选择的验证者签署后，才会将新块添加到整个区块链中。）

为了在保持所需安全性的同时降低相关带宽，Algorand使用了一种新的数字签名方案Pixel。

Pixel像素签名同时享有以下两个特性：

1.聚合：它们使任何人都可以将同一信息的多个签名聚合成一个长度相同的签名.¹

2.前瞻性安全。它们可以防止在给定时间点破坏用户的对手，伪造用户在先前消息上的签名。

¹更确切地说，让SIGa（M），SIGb（M），...成为M相对于公钥a，b，......的数字签名然后，Pixel让一个替代品（a，b，...;SIGa（M），SIGb（M），...）with（a，b，...;SIGa，b，...（M））。

可以肯定的是，已经存在可聚合签名，例如BLS签名。然而，由于缺乏共同的参考标准，它们的可用性受到限制。为了弥合理论与实施之间的差距，Algorand已经制定了一个标准的BLS签名，目前正由国际工程任务组（IETF）审查。Algorand将使用BLS签名来验证单个交易。

此外，文献中已经存在前向安全签名。但是，我们一直缺乏同时享受聚合和前向安全性的签名方案。Algorand将使用Pixel签名进行整个块生成过程。现代区块链将成为这项创新的第一个受益者-但不是最后的-受益者。

【自我验证交易:Algorand分离共识和存储】

Algorand的自我验证交易是一项新技术，最终实现了共识和存储之间的清晰分离。长期以来一直在寻求这种分离。实现它可以提高Algorand区块链的效率和逻辑结构。

Algorand用户当然可以通过不断维护系统中每个公钥的余额来检查付款是否有效;也就是说，每个密钥可以花费多少Algos。然而，随着密钥数量的增加，准确有效地维护所有余额可能成为Algorand节点最苛刻的计算任务。（事实上，就我们的区块链而言，其他计算要求非常微不足道。）

Algorand的自我验证支付技术完全免除了为了验证区块和/或个人付款而维持余额的需要。

在非常高的level上，为了包括在块N+ 1中，支付P与非常短且易于验证的有效性证据一起传播，直到-并且包括-区块N.

这些证明可以：

（1）P中涉及的余额，可以轻松公开计算;

（2）任何人都可以轻易检查，即使是那些对Algorand系统中任何当前余额没有先前验证知识的人。

Algorand自我验证技术除了支付外，还扩展到其他交易。特别是，对于保证Algorand区块链中不可替代的通证的效率和互操作性起到了至关重要的作用。

【ATOMIC²SWAPS：Algorand（真正的原子）原子交换】

Cross-chain跨链原子交换的典型目标是使不同区块链的两个用户能够以点对点的方式交换它们所拥有的加密货币;也就是说，没有任何中间人的帮助。例如，以太坊区块链中的用户可能希望将他的一些以太币交换为Algorand区块链中的用户所拥有的Algos。

这种交换往往是“原子的”：即，如果没有另一方得到她想要的东西，一方就无法得到他想要的东西。但是，它们在实际实施过程中远不止一点原子。在现有的区块链中，可以恢复事务，可以改变历史，分叉等。

因此，现有的原子交换必须依赖于具有长延迟和繁琐的时间锁的复杂的多步协议。跨链原子交换可能需要3个小时才能完成。

在Algorand，所有交易都是最终的，并立即确认。因此，Algorand可以提供既快捷又真实的跨链原子交换。

但它可以做得更好。

同一区块链的用户之间可以进行Atomicswaps。例如，它们可用于交换不可互换的通证-例如，在链上展出的城市公寓-用于换钱或用于另一个不可互换的通证以及可能的额外的钱。

今天，可以用更少的步骤实现同链原子交换，但它们仍然很麻烦，并且它们仍然具有多个步骤和长时间锁定。因此，这些swaps仍然很慢而且不是真正的原子。

Algorand将极大地改变这种状况。事实上，Algorand的atomic²交换将在一次交易中实现相同的链原子交换！因此，由于Algorand的即时终结保证，从实现的角度来看，这些交易也是“原子的”。

Atomic²交换将为Algorand区块链提供额外的价值。实际上，它们提供了最基本和最重要的贸易形式的最有效实施。

【POST-AND-SALE交易：Algorand的非互动交易机制实例】

传统交易通常需要很多时间。

首先，双方必须找到对方。然后，他们谈判条款。最后，他们需要执行交易。

Algorand的atomic²交换将大致只是最终的执行，但仍然预先假定卖方和买方已经找到了彼此（并同意了价格）。

然而，有时候，一方可能希望节省自己寻找贸易伙伴的时间。例如，她可以在区块链上宣传她拥有的特定商品（例如，房地产），并以她选择的价格出售。

Algorand允许她发布她的房产以及所有权证明，她选择的价格以及她的报价的到期日。一旦买方发现要约并同意价格，Algorand允许他在不涉及卖方的情况下进行交易。

Algorand基本上为卖家提供了非交互式原子²交换的选择。像往常一样，这种特殊互换也继续保证所有Algorand的安全属性-例如，防止“双花”，“所有权的不确定性”等问题。

Algorand的发布-与-销售交易模式也适用于多种不同商品的情况，卖方为商品的不同子集指定不同的价格。一旦出售子集，先前提供的包括一些刚刚售出的商品的子集就会自动从市场上撤下。

最后，Algorand的Post-and-Sale包括非交互式拍卖，其中价格由市场决定，而不是由卖方决定。

Post-and-Sale交易实现了区块链上的电子商务，并且由于其速度和易用性，将为Algorand区块链提供巨大的价值。

NEXT

Algorand的技术路线图很深。上述创新只是计划在发布后的前几个月内添加到区块链中的一部分创新技术。接下来将添加其他技术，同样具有创新性。

特别是，我们将添加smart²智能合约，量子弹性quantum-resiliency等更多创新。

【简要总结】

区块链在很大程度上仍是非常有抱负与理想的，但最终是需要复杂的成熟的技术产品。提高我们的愿景是有益并十分合适的。但是，如果不用适当的技术维持它们，愿望就有可能在天空中留下一块蛋糕一样的危险，随时会跌落。

Algorand已经部署了许多创新技术，并将继续这样做。事实上，Algorand全心全意致力于研究：理论研究，经济研究，安全研究，数学研究和系统研究。

凭借其通用和灵活的共识协议，Algorand区块链可以以一致性的方式发展。因此，它具有独特的优势，可以利用新的技术突破。为Algorand的区块链提供这些突破并实现真正无国界的经济是Algorand珍视的使命。