CPChain RNode Structure Release

by CPChain at Aug 31, 2018

区块链的本质是通过分布式记账,抹除中心节点,实现数字化资产的公平分配。在CPChain 建立的生态系统里,节点都可参与,收益与信誉度值成正比。具体流程和运作方式如图:

1. CPChain生态节点类型

1)行业节点:CPChain生态系统中重要的物联网行业合作伙伴和开发团队。

2)计算与存储节点:拥有基础的软硬件和网络配置(如计算、存储、安全和网络性能配置),支持COTP (CPChain Open Transfer Protocol)的用户;

3)经济节点:至少2万个CPC的持有者。成为经济节点,并锁定2万个以上CPC,即可与荣誉 节点分享基础奖励。锁定期为90天。

2. 荣誉节点准入条件

节点满足以下条件后,可成为荣誉节点。

1)经济节点 + 计算与存储节点 经济节点需锁定相应额度和时长的CPC(最少20万个,最多500万个CPC,锁定期为90天),并配置基础的软硬件与网络条件,才能申请成为荣誉节点。缴纳的保证金金额与节点 基础奖励正相关,保证金在节点退出选举后返还至用户原账户。

2)行业节点 + 计算与存储节点 经CPChain认定的行业节点具备基础的软硬件与网络条件后,自动成为荣誉节点。

荣誉节点权益: 有权参与委员会选举,被选为委员会的荣誉节点可获得区块生成奖励。

3. 荣誉节点DPoR共识
3.1 共识整体架构

CPChain采用上海交通大学分布式智能系统实验室自主研发的DPoR (Dynamic Proof of Reputation)协议,将整个区块链系统分为三层(见图1)。普通节点通过准入考核后,即可成 为荣誉节点。系统设计了特定的选举算法,从荣誉节点中(第二层)选举出部分节点组成动态 委员会(第三层),负责区块链的维护。第三层主要解决了委员会内部对区块的添加、验证、 广播和上链的共识问题。总体而言,DPoR可应对大规模网络的共识问题的三个子问题,分 别为节点信誉度评估、节点选举、委员会内部拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance, BFT) 共识。

图1 DPoR共识结构框图
图3.2 节点信誉度评估

BDPoR使用从区块链中提取的数据,构建节点的信誉度评估模型,从而计算和评估系统中节 点的信誉度值。评估模型有五部分:账户余额,交易,代理人信誉奖励,数据贡献,区块 链维护。每部分的权重可能在一定范围内根据市场情况做出微调。

账户余额: 节点账户中的CPC余额与节点信誉度的评估正相关,占总权重的40%~50%;

交易: 这里的“交易”定义为在系统中节点利用通证换取数据产品的交易,占总权重的 15%~20%;

代理人信誉奖励: 节点在网络中作为代理(proxy)协助其他节点完成交易,会获得信誉度 奖励,占总权重的10%~15%;

数据贡献: 节点在网络上传数据的行为会得到信誉度奖励,分为基础信誉度奖励和附加信 誉度奖励。节点上传文件时,获得基础奖励;若这些文件产生交易,则获得附加奖励。数 据贡献奖励占总权重的15%~20%;

区块链维护: 每一轮区块添加成功后,每个委员会成员会得到相应的信誉度奖励,占总权 重的10%~15%。

评估模型特性描述:

DPoR的设计基于三个层面,分别是节点对系统生态的价值投资、流量贡献以及链的维护管 理,避免了传统仅基于通证持有量或运算能力导致的中心化和权益集中等风险。至于节点 对系统生态的贡献,DPoR考虑采用更综合的评价指标,增强系统生态的公平性和多元化, 以构建具备可持续性的去中心化网络环境。此外,信誉度值的计算所需的数据完全来源于 区块链,具有不可篡改和可追溯性,基于该模型特性得到的选举结果具有可验证性。

3.3 委员会选举

每次选举选出30~35个荣誉节点组成委员会,委员会需要维护既有的区块链,同时添加、 广播及验证新的区块,获得相应的通证奖励。DPoR根据荣誉节点的信誉度值以及随机数种 子(系统自动生成的用于选举的随机数)来选举,选举算法公开,任何节点本地可自动执 行选举算法,使选举结果可验证,进而保证了整个选举过程的可靠性。选举结果有一定的 随机性,节点被选中的概率与节点的信誉度值成正比。

特性分析:DPoR选举过程基于节点信誉度值及随机数种子,所有候选节点均有机会被选中,且选举结 果无法被任何节点提前预测,保证了整个选举过程的公平性和安全性。选举过程完全匿名 ,节点无需在网络中披露个人信息,保证了用户隐私安全。

3.4 委员会内部LBFT算法

DPoR通过设计轻量级拜占庭容错算法(LBFT, Lightweight Byzantine Fault Tolerance)实现委员 会内部的快速共识。算法包括两个阶段(见图2),分别为区块发布、验签(委员会节点收到 新区块后,会对区块进行验证以及签名)收集阶段。目前可实现委员会内部最多1/3节点恶 意行为或宕机的容错,主网上线后可实现优化的监督和备选机制,最终预计可以容错委员 会内部最多1/2节点的宕机行为,以及少于1/2委员会节点的恶意行为。此外,LBFT设计了 针对极端情况下的容错机制,即大部分委员会成员宕机或者勾结,加强了系统的稳定性和 鲁棒性。

图2 轻量级拜占庭容错算法(LBFT)
4. 节点奖励分配

CPChain生态的构建需要大量的物联网企业、开发团队和用户参与,不是一蹴而就的过程。 因此,CPChain分为两个阶段来规划生态激励与运营计划。第一阶段由CPC激励主导,主要 通过CPChain基金会持有的运营基金来构建生态和运营维护区块链;第二阶段由市场交易主 导,随着CPChain生态系统建设的完善和数据共享交易量的增加,荣誉节点的奖励主要来自 智能合约和交易转账的费用。

CPC激励主导阶段,节点的通证奖励包括基础奖励与区块生成奖励:

1. 基础奖励: 预计每年发放500万个CPC注入奖金池(每季度约125万个CPC,每日约1.37万 个CPC),荣誉节点和经济节点根据锁定的保证金占总保证金的比例获得对应的CPC奖励。

2. 区块生成奖励: 入选委员会的荣誉节点可获得额外区块奖励,每个区块中的CPC奖励数 额固定,每经过1年(约出块300万个),区块奖励减少1/4,预计约5年时间发放完。第一 年发放约4000万个CPC,第二年约3000万个CPC,第三年约2250万个CPC,第四年约1700万个 CPC,第五年约1275万个CPC。

*注:本文中的数据可能会随着时间发生改变,CPChain享有唯一官方解释权。