《星云指数黄皮书》官方解读

6月30日,《星云指数黄皮书》重磅发布,引发热议。为了帮助读者全面准确理解黄皮书,现将黄皮书若干核心问题做官方解读。

Q:“星云指数”是什么?

A:简单讲,星云指数(nebulas rank)是为区块链世界建立的一整套价值尺度体系。

 

Q:为什么要有“星云指数”?

A:1.区块链世界面临去中心化特征带来的价值失范问题,区块链上的数据及资产的价值以及价值的量化急需一个合理的价值衡量体系;

2.传统互联网时代诸多价值衡量标准(以谷歌PageRank为代表及其后续改良)并不能很好适应区块链的具体情况;

 

Q:“星云指数”作为区块链世界的价值尺度,创新性之处何在?

A:1.首次实现对特定账户对区块链经济体贡献度的量化理解。如同历史上的布尔代数首次将人类逻辑思维用数学展示,“星云指数”提出了关于区块链经济体中账户贡献度的数学表达,便于大家研究和理解。只有量化社区中每个账户对于经济总量的贡献,才能为正确的激励提供必要的基础。

2.参照经济学经典货币理论,证明了加密数字货币体系价值源于其流通性。区块链经济体主体是账户,经济体经济总量源于各个账户上发生的交易(价值流通),即特定账户对整个经济体产量的贡献(即“星云指数”)。 贡献度和经济体价值相关性的发掘,赋予了“星云指数”经济学意义。

 

Q:什么是“核心星云指数”?如何理解这一概念?

A:“核心星云指数”是用于衡量一段时间内特定账户对整个经济体贡献的一个指标,与“资产中值”“出入度指标”“Wilbur函数”三个概念相关,可以将“核心星云指数”直观理解为“资产中值”和“出入度指标”的乘积或求和。

1.资产中值:保证交易的有效性。例如,区块链经济体中正常的交易是从a到b,a转给b 100元。但现实中广泛存在a为了刷贡献度而恶意增加节点的情况(例如a先转100给A,A再转100给B)。“资产中值”取账户在不同时点(t1/t2/t3)持有资产情况的升序/降序排列,取一个中位数来表示其资产状况。“资产中值”一定程度上代表了“币龄”,即账户中需要至少持有该资产一半以上的时间,从而保证交易的有效性。

2.出入度指标:如前所述,经济体价值源于资产流动性。因此系统会鼓励资产“有进有出”,真正流动起来。考虑到恶意操控者会利用“环形转账”行为提升自己的出入度指标,计算出入度指标,首先需要对交易图进行“去交易环”处理,然后在节点转入金额与转出金额求和的基础上,通过特定函数计算出入度的值。

3.Wilbur 函数:核心是为了防范“女巫攻击”(可以简单理解为微博时代买小号和僵尸粉进行水军行为)。例如,某账户a可将1000元资产一次性交易,但为了刷更高的NR值,a会拆分1000元为若干单位进行多笔交易。星云指数相当于具备一个基于Wilbur函数的特定功能,使得这种拆分作弊不划算:无论如何拆分,其收益都会小于不拆分的一次性交易;同样,这种拆分单位达到一定阈值后,收益会远小于同样单位的NR值。

简而言之,资产中值和出入度指标计算两者可以计算出具体核心星云指数,Wilbur函数则保证了这种计算的安全性。

 

Q:“核心星云指数”如何保证公平性?

A:这一问题集中体现为“星云指数”的抗操纵性。“操纵”可以简单理解为“攻击获益”,“攻击”是利用自己和盟友所能控制的资产和账户进行转账操作。由于去环算法和Wilbur函数的存在,旨在提升单个账户NR值的作弊和女巫攻击,都存在NR的分数计算上限,从而使得作弊不经济,亦可保证“星云指数”的抗操作性。

 

Q:“核心星云指数”会进化么?如何进行?

A:我们会更新区块结构,新的区块结构中将包含核心星云指数的算法及参数(以 LLVM IR 形式),星云虚拟机(NVM)作为算法的执行引擎,从区块中获得核心星云指数的算法及参数,并执行算法,在节点内获得账户的核心星云指数。在算法或参数需要更新时,我们将和社区一起协作,让新的区块中包含入最新的算法及参数,从而保证整个更新过程的及时性及平滑性,亦避免了可能到来的分叉。

 

Q:什么是“扩展星云指数”?

A:这是黄皮书提出的对应“核心星云指数”的又一个概念,“核心星云指数”衡量账户对经济总量的贡献,“扩展星云指数”则是在这个基础上满足更多场景的价值衡量尺度,例如可以实现对智能合约的排序(主要看两个指标:账户地址对智能合约的调用,和智能合约之 间的调用)。扩展星云指数是多维度的,均依赖于具体的应用场景,但其计算方法也参考核心星云指数。

 

Q:如何更深一层理解 “星云指数”?

A:更深一层理解“星云指数”的方法当然是反复阅读黄皮书。黄皮书是星云链旗下区块链创新技术研究团队“星云研究院”发布的首份研究成果,执笔人是星云研究院的T博士,他撰文谈了自己对黄皮书的理解,有助于你深入学习。全文如下:

 

《理解星云指数,从三个特性开始》

文/星云研究院T博士

在设计星云指数之初,我们就希望其满足三个特性:真实性、公平性和多样性。因此本文尝试从上述三个特性针对黄皮书予以解读。

真实性是星云指数的首要特性,同时也代表着星云指数的最终目的:构建能够准确反映区块链经济系统的价值衡量指标。从比特币到以太坊,我们见证了区块链技术的发展,从单纯的数字资产到更加复杂的应用场景,区块链已经逐渐成为一个自我进化的生态系统。本质上看,健康的区块链系统可以视作一个经济体,并且加密数字货币本身就具备基本的货币属性,因此我们尝试从经济学角度引入货币模型赋予星云指数真实的意义。

在黄皮书中我们介绍星云指数是衡量账户地址对于区块链这一经济系统的贡献度,直观地解读是星云指数在微观层面衡量了每个账户对经济系统的贡献。进步一地,我们设想,在宏观层面星云指数是否也能反映整个经济系统总量的变化?在第三章中,我们用经济学中经典的货币数量方程描述了区块链中货币数量、货币价值和流通速率以及生产力几者之间的关系。一个有趣的争论是,我们不否认现阶段市面上众多的加密数字货币的价值受很多因素影响(例如用户的投资预期以及其他不可知因素等),但从长远角度看,货币的供需平衡仍然是决定其价值的重要因素,我们的实验结果也验证了上述结论。

对于公平性的理解则比较直观:星云指数必须能够有效抵抗操纵或者作弊。这种设计思路也反映在黄皮书的第四章节和第五章节中。在白皮书版本中我们设计的排名算法是基于LeaderRank策略,然而我们在经过接近一年的思考和验证后,对算法进行了修改。近年来已经有许多论文指出PageRank类排名策略在应对“女巫攻击”时存在缺陷,同时我们也验证发现了上述问题。因此我们跳出已有的思维模式,尝试设计更为有效的抗作弊算法。

在设计核心星云指数时,我们考虑了许多因素,秉承着“奥卡姆剃刀”法则,最终我们选择了“资产中值”和“加权出入度”两个指标。前者表示账户持有的“币龄”,后者则反映了在交易网络中的位置信息。需要注意的是,出于实效性以及抗操控的原因,上述两个指标都是一段时间内的统计数据。

资产中值实际上是一段时间内账户余额升序排列后的中位数,这意味着账户至少需要持有该资产一半以上时间才能获取相应的资产中值,因此在多个账号之间转账来提升多账号的排名变得更加困难。相比资产中值,对于加权出入度的计算难度更大,这是因为通常而言在非联合操控的情况下操纵者本身受到硬性约束无法获取更高的资本,相比之下对于交易出入度的伪造则更为容易。考虑到恶意操控者会利用“环形转账”来提升自己的出入度指标,因此对于出入度指标的计算首先需要进行“去交易环”处理,经过处理后的交易图能够反映出账户之间的真实交易。同时,在星云指数中,我们鼓励账户之间的正常交易流通,我们设计了一个二维出入度计算函数,在这个函数中,一段时间内单方面的转入或者转出交易收益不会高于既有转入又有转出的交易行为,即便前者的交易金额两倍于后者。

最后我们需要设计一个函数来融合上述两个输入生成核心星云指数。鉴于我们希望星云指数能够有效抵抗女巫攻击(Sybil Attack),我们将此函数命名为Wilbur函数,其命名同样来源于电影《Sybil》。女巫攻击本质上是攻击者通过创建大量的假名标识来破坏对等网络的评价系统,从而获得虚假的高重要性评分。在区块链系统上,这种攻击表现为攻击者创建大量账号并且拆分资产分开进行交易获取更高收益。因此Wilbur函数应防止用户通过控制多个账户实现某交易行为的收益大于通过单一账户实现该交易的收益。同时,当用户的资产中值以及出入度指标足够大时,我们认为其正常交易的行为产生的收益不应再受到额外损失。这两种特性我们在黄皮书中给予了数学描述,并且我们给出了一个满足该特性的函数。

对于多样性而言,我们希望星云指数能够适用于多样的数据及数字资产衡量场景,因此星云指数在设计之初就分为核心星云指数和拓展星云指数,我们也得以从繁杂的应用场景中抽离出来专注于解决核心问题。核心星云指数目的为衡量账户对经济系统的贡献,同时也是贡献度证明(PoD)和开发者激励协议(DIP)的核心因素;而拓展星云指数则将会在其他应用场景中发挥作用,例如针对智能合约的扩展星云指数以及广告推荐系统等多维应用场景。

 

关于星云链

星云链是新一代区块链公链,致力于构建可持续升级的良性生态。星云链具有三大理念:

 价值尺度:独创的区块链价值发现体系

星云指数(Nebulas Rank)衡量区块链世界多维度的数据价值。

◆ 自进化:避免硬分叉的自进化能力

星云原力(Nebulas Force)提供快速迭代、无需硬分叉的升级能力。

◆ 原生激励:前瞻性的激励和共识机制

星云激励(Nebulas Incentive)奖励对生态有贡献的开发者和用户。

星云链1.0鹰星云版具备以太坊所有功能,是比以太坊更优秀的区块链公链之选:

◆ 面向开发者友好,支持使用JavaScript编写智能合约和DApp,更易上手;

◆ 唯一使用LLVM的区块链公链,性能优越,采用并发技术,交易处理能力达到2000TPS,系统更加安全稳定,可扩展性强,且具备智能合约调用和协议升级能力。

官网:https://nebulas.io
Github:https://github.com/nebulasio/go-nebulas
Slack:https://nebulasio.herokuapp.com
Telegram中文群:https://t.me/nebulascn
Twitter:https://twitter.com/nebulasio

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