IOTA,物聯網區塊鏈？

任什麼時候候，看到一個新的去中心化平臺，第一個問題應該是: 它能解決什麼問題？ 

比特幣在過去六年的崛起證實了區塊鏈技術具備現實世界的價值。 然而，這種技術也有一些缺點，使它不能被用做全球通用的加密貨幣平臺。 一個明顯的缺點是對任何價值的交易都收取交易費的概念。 在快速發展的物聯網產業中，小額支付的重要性將會增長，支付大於價值轉移量的費用是不合理的。

什麼是IOTA？

2015年，由 David Sonstebo，Sergey Ivancheglo，Dominik Schiener 和 dr. Serguei Popov 共同創立了 IOTA。 IOTA有一個本地代幣 MIOTA，可是也可使用其餘不一樣的加密貨幣單位來衡量價值。 IOTA的固定供應量爲2,779,530,283,277,761枚代幣。 在 IOTA 平臺上，隨着收費的取消，交易速度已經成爲關注的焦點。 這使得 IOTA 成爲與物聯網結合使用的主要區塊鏈技術之一。 IOTA 沒有挖礦，也不會有額外的加密貨幣創造，這也消除了非自願的通貨膨脹。

IOTA的願景是，經過覈實真相和交易的解決方案，使全部鏈接的設備都能使用。這些交易將激勵設備實時提供其屬性和數據。 這催生了全新的通用應用程序和價值鏈。有效的數據是有價值的，而分佈式分類帳是網絡上保證真實性和有效性的完美技術之一。

IOTA的特色

IOTA 被稱爲第三代的加密貨幣,實現了一個分佈式分類賬本，引入了有向無環圖的概念，而不是傳統的區塊鏈。 

IOTA 是可擴展的

系統的可擴展性意味着什麼呢？ 它是系統、網絡或進程可以處理愈來愈多工做負載的能力。 簡單地說，這意味着 IOTA 網絡能夠處理日益增加的工做量，而不會減慢或中止網絡服務。 事實上，經過IOTA的網絡構建方式，使用IOTA的人越多，網速就越快。 這種方法與許多其餘加密方法相矛盾，後者隨着交易的增長，網絡速度會慢下來。

IOTA是無償使用的

在大多數傳統的區塊鏈技術中，用戶的系統和驗證系統是相互競爭的。 用戶但願得到良好的客戶體驗。 這種體驗包括一個便宜或免費的交易，並且是快速和安全的。 做爲使用其計算能力來挖掘或驗證交易的補償，驗證系統在尋找可能的最高回報。 這種狀況形成了衝突，例如工做量證實和權益證實。 沒有足夠的費用，礦工就沒有動力去操做昂貴的挖礦設備。 若是沒有挖礦，區塊鏈就沒法工做。 從高層次上看，在 IOTA 網絡中，每一個新交易都做爲前兩個交易的驗證。 

IOTA 正努力成爲物聯網的支柱

物聯網是鏈接全部設備的網絡。 鏈接設備的數量只能在任何給定的時間進行估算，可是，物聯網設備的數量增加很是迅速。 IOTA技術正在爲機器對機器的經濟作準備。 一個鏈接智能設備的經濟體將以一種徹底自主的方式相互通訊、支付結算和交易數據。 IOTA將本身定位爲，物聯網數據和價值交換的基礎設施，在這裏，交易能夠在分佈式的環境中安全地執行。

IOTA使用一種基於有向無環圖(DAG)的數學概念，叫作 Tangle。 有向無環圖基本上是一個存儲系統，容許相互鏈接。 有向意味着兩個節點之間的全部連接都有一個集合和指定的方向。 無環意味着不可能在結構內部建立循環。

tangle 的術語

下圖是一個簡單的tangel，每一個方塊表明一個交易，也被稱爲一個site。 每一個site包含交易詳情: 發件人，收件人，金額等。 每一個確認的site也將有鏈接到至少2個其餘的site，這些鏈接被稱爲edge。 edge是用來驗證交易。

在上圖中，大多數site至少有兩條邊指向它們。 這些site是通過網絡確認的交易。 任何沒有2個edge指向它的site都是一個未確認的交易。

看一個更大的tangle， 接近終點的tangle(圈在紅色)是沒有2個或更多edge的site。 這些site都是新的交易，正在等待確認，稱爲'tangle 的尖端'。

關於新交易

如何將一個新的交易添加到 Tangle 中呢？ 新的交易附加到 Tangle 的至少一個尖端上，算法會隨機選擇2個尖端。 發生驗證的過程是爲了確保被驗證的交易與之前的交易不衝突(這能夠防止重複支出)。 若是選擇的尖端之一不是有效交易，則忽略該尖端並放棄該尖端，而後隨機選擇一個新的尖端。 若是一切都檢查正確，新的交易就會附加到2個尖端，並驗證它。 經過這樣作，一個新的交易被添加到tangle和2個待確認的交易。 此外，新的交易成爲一個新的tangle，等待以徹底相同的方式被驗證。

這種技術使 IOTA 具備使人難以置信的可擴展性。 每一個新交易都驗證以前的兩個交易，這意味着 IOTA 實際上因爲使用的增多而變得更快。這與當前許多的區塊鏈平臺徹底相反。

速度與信任

對於傳統區塊鏈交易，一般的作法是使用確認數量來判斷一個塊是否值得信任。 IOTA有一個相似的，但改進過的技術，每一個site被分配一個初始值或本身的權重。 這個數字表示已經作了多少"工做"來驗證這個交易。 權重越大意味着已經作了更多的工做來證實這筆交易。 自權重能夠是一、三、六、9等(3 ^ n)。 每一個site也有一個累積權重，這是它本身的權重加上批准這項交易的全部交易權重的總和。

下圖假設每一個site的初始權重爲1。 在正方形中心的較大數字是site的累計權重，它是連接到它的全部site的總和。 較早的交易一般具備較高的累積權重，這是有意義的，由於它們已經被屢次驗證。

tangle 的工做機制

新的交易將經歷三個步驟。第一步是用設備的私鑰簽署交易，這是由設備自動完成的。 IOTA Tangle 使用 Winternitz簽名，這是一種基於哈希值的加密算法，取代了 ECC 橢圓曲線密碼學。 基於 Winternitz 哈希函數的簽名處理速度很快，這是 Tangle 在每秒交易速度方面居於領先地位的一個關鍵緣由。

第二步是確認尖端，新交易使用一個選擇算法來確認2個隨機的之前交易。 這確實須要一點計算能力——啓動交易的設備將新交易與其餘交易協調起來，直到達到特定的真實性評分。

第三步是爲交易進入tangle併成爲一個新的尖端。 一旦交易確認了以前的兩筆交易，它將以尖端的形式進入了tangle，並等待將來的交易確認。

tangle vs 區塊鏈

tangle解決了傳統區塊鏈技術的兩個核心問題: 可擴展性和挖礦。IOTA提供了一個網絡，其中每一個新交易的每秒交易量都在增長，這解決了可擴展性的一個核心問題。 理論上，對於 DAG 每秒能夠處理的交易數量是沒有限制的。

交易速度只是可伸縮性的一部分。 可伸縮性的另外一個重要因素是數據存儲。 使用區塊鏈，每每須要整個鏈的完整拷貝，而後才能開始添加新的交易。 2018年9月的時候，比特幣區塊鏈的存儲空間已經接近200gb，並呈指數級增加。 並非全部的設備均可以存儲200gb 的數據，尤爲是物聯網設備。

IOTA的tangle比傳統的區塊鏈要輕得多。建立和驗證交易能夠經過只訪問一小部分的 Tangle 來完成，不須要存儲整個交易鏈。這能夠經過在添加新交易時得到足夠高的累積分數並驗證另外2個交易來實現。 新交易不須要根據網絡上的每一個交易進行驗證，而是根據一些舊交易進行驗證併爲驗證提供足夠的真實性。

區塊鏈經過工做量證實和權益證實，存在挖礦/驗證交易。礦工只有在補償金高於開採成本的狀況下才會將其資源用於挖礦。因爲 IOTA通常沒有挖礦，於是沒有挖礦費，這使得IOTA徹底無償使用成爲可能。

小結

IOTA的目的是在機器對機器的經濟中維護、促進和提供激勵。使用容許可伸縮、接近即時和安全的協議進行價值和信息傳輸。爲了跟上不斷變化的技術和物聯網的發展，這須要提供一個底層的系統基礎設施來支持物聯網，IOTA 有可能填補這個空白嗎？

參考資料:

• https://www.iota.org/the-foundation/our-vision

• https://en.bitcoinwiki.org/wiki/IOTA#History

• https://medium.com/@iotasuppoter/iota-the-hardware-part-a6100b5bb4d5

• http://livebitnews.com/featured/iota-or-miota-what-is-the-difference/

（本文編譯自https://achainofblocks.com/2018/09/21/what-is-iota-simply-explained-iot/）