ULORD科普系列第一篇 | 共识算法、主节点系统、投票系统

卷首语

科学技术是历史发展的火车头，造就新的社会形态；科学技术的发展推动生产力内部各要素发生变革，引发产业结构的调整、经济形势的变化以及经济增长方式的转变，进而推动社会生产关系发生相应变化。随着互联网技术深入发展，网络和服务朝着高度中心化的方向演进，带来网络臃肿、效率低下、代价高昂等问题。区块链技术的出现为互联网世界迎来了新的革命，即用去中心化、可信赖的技术代替传统的中心化角色，将整个世界组织成庞大的价值传播网络，实现从信息互联网到价值互联网的快速进化。

Ulord（优壹）是一条点对点的价值传递公链，通过区块链底层架构和数字资源分发协议，创作者创作的数字资源能够直接面向消费者，让中心化平台不再成为资源和价值传递过程的主导者，同时区块链可追踪可溯源的特性能够有效保护创作者的权益，让知识信息传递和价值传输更加通畅而广泛。在Ulord平台上可以创建各种各样基于内容的去中心化应用，比如视频、音乐、图片、文字、代码等。本系列文章将带你从技术角度全面研读内容分发公链之Ulord。

Ulord主要由Ulord平台和Ulord原链两部分组成，其中Ulord平台提供海量的云存储空间、高QoS的数据分享服务、便捷的站点部署等；Ulord原链引入主节点网络，提供稳定网络和存储基础设施，通过投票和预算机制治理Ulord系统，结合智能合约部署分布式应用。Ulord白皮书中针对原链提到的原创性工作主要包括以下六点，本篇将首先介绍前三点：

1.采用PoW+PoS混合共识机制，吸引更多闲置资源加入Ulord网络

2.引入主节点系统，解决通信延迟大、存储空间小等问题

3.建立投票机制，促进社区发展并进行内容审查

4.设置合理的收益分配机制，激励广大开发者贡献力量

5.建立星际域名系统，提供唯一的、精简可读的域名服务

6.引入侧链技术，实现智能合约的快速部署

1、共识算法

1.1 POW

目前挖矿的主流矿机都以GPU和ASIC矿机为主，而Ulord采用的是CPU挖矿，主要考虑以下三方面：

• GPU和ASIC矿机会耗费大量的能源，CPU挖矿能够有效的利用闲置资源，例如闲置的电脑或者其他开机状态的CPU设备；

• 防止挖矿的中心化、专业化，通过算法的限制，降低GPU和ASIC矿机挖矿效率；

• 尽量把内容的存储分发、消费和记账设备相统一。

针对CPU体系结构优化：CryptHello算法，算法主要分为三个阶段:

• 使用伪随机序列初始化工作存储器:使用SHA3函数对输入进行计算，初始化线性同余伪随机发生器种子；

• 修改工作存储器：首先基于工作存储器的最后一块内容使用SHA3函数产生随机数发生器种子，并初始化长度为L字节的状态变量。随后进行C次主循环，每次主循环中，进行64次子循环。子循环中，都将由随机数发生器产生一对地址，对工作存储器中这两个地址的字节数据和状态向量中字节数据，使用异或相互融合和交换，以更新存储器的内容和状态向量内容。子循环结束后，将使用散列函数族的函数更新状态变量和重新初始化随机数发生器种子。按照现有参数设计修改工作存储器四分之一内容；

• 根据存储内容计算结果：将连续异或或随机存储器中的d个块内容，使用散列函数族更新状态向量，重新计算d，直至工作存储器最后一块。最后使用SHA3函数行成最终结果。

在CPU和GPU上单项函数CryptHello的性能测试对比如下表:

分类	平台	最佳性能
CPU	服务器	938
CPU	PC	641
GPU	GTX1080	538

Ulord主链每个区块的大小为4M，区块打包时间是2.5分钟，交易处理速度达到200多TPS。而在侧链上区块的生成速度压缩到十秒，理论上能够达到4000TPS。

1.2 PoS

引入了主节点系统，主节点根据自己的带宽、存储资源可获得相应的奖励，该机制能够有效避免主节点减少和传播时间延长等问题，有效保证网络高效运行。运行一个主节点需要10000个UlordToken和1TB以上的存储空间，同时主节点候选时考虑了QoS，通过主节点能够快速的传播区块和交易。

2、主节点系统

为了满足互联网数据分发的需求，Ulord主链引入了主节点系统，将整个主节点网络构造为点对点的分布式文件分发网络（IPFS），提供海量云存储资源池和全球统一的可寻址空间存储资源。Ulord将网络25%的收益分给主节点持有者，同时根据优胜劣汰的原则淘汰不满足要求的主节点，考核机制主要根据：数据丢包率、网络通信延迟、数据重传机制。

2.1 IPFS服务

主节点系统引入POS机制，提供IPFS服务。为了满足Ulord的互联网内容分发机制，需要主节点承载网络数据：

• 主节点需要提供一定的硬盘存储容量，后续按容量大小计算收益

• 引入 POS 机制，通过数据持有性证明和可恢 复证明，随机对主节点数据进行完整性验判定是否计算收益

• 存储 IOPS （每秒读写操作次数），衡量磁盘随机访问性能，根据磁盘性能，判定是否收益

2.2 主节点数量

前期四年每年会开放2500个主节点申请，共10000个主节点，其中根据申请者的组织结构、所能支持资源项、对Ulord的已有贡献和未来支持计划来评定。后续的发展会根据主节点的参与度和服务质量优胜劣汰选择10000个主节点

3、投票系统

投票系统在Ulord上主要有两个作用，一是对开发者提出的预案进行评估，促进社区对Ulord的贡献：社区会根据开发者给Ulord贡献的代码和解决方案进行投票确定奖励；二是对Ulord上的资源和站点进行审查，维护Ulord生态健康发展：用户在Ulord上发布的资源都有唯一的160bit的hash值。所有节点都可以对Ulord上用户发布的站点资源进行投票表决。当一定时间内反对票数超过某一阈值时，网络会自动禁止资源的传播，并给出时间让发布者整改。

本篇我们了解了针对于内容分发的公链Ulord，并且介绍了其三大原创性内容共识算法、主节点系统和投票系统。下一篇我们将继续介绍其收益分配机制、星际域名系统和侧链技术。

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