IOTA,物联网区块链？ - 好文

任何时候，看到一个新的去中心化平台，第一个问题应该是: 它能解决什么问题？

比特币在过去六年的崛起证明了区块链技术具有现实世界的价值。然而，这种技术也有一些缺点，使它不能被用作全球通用的加密货币平台。
一个明显的缺点是对任何价值的交易都收取交易费的概念。在快速发展的物联网产业中，小额支付的重要性将会增加，支付大于价值转移量的费用是不合理的。

什么是IOTA？

2015年，由 David Sonstebo，Sergey Ivancheglo，Dominik Schiener 和 dr. Serguei Popov
共同创立了 IOTA。 IOTA有一个本地代币 MIOTA，但是也可以使用其他不同的加密货币单位来衡量价值。
IOTA的固定供应量为2,779,530,283,277,761枚代币。在 IOTA 平台上，随着收费的取消，交易速度已经成为关注的焦点。这使得 IOTA
成为与物联网结合使用的主要区块链技术之一。 IOTA 没有挖矿，也不会有额外的加密货币创造，这也消除了非自愿的通货膨胀。

IOTA的愿景是，通过核实真相和交易的解决方案，使所有连接的设备都能使用。这些交易将激励设备实时提供其属性和数据。
这催生了全新的通用应用程序和价值链。有效的数据是有价值的，而分布式分类账是网络上保证真实性和有效性的完美技术之一。

IOTA的特点

IOTA 被称为第三代的加密货币,实现了一个分布式分类帐本，引入了有向无环图的概念，而不是传统的区块链。

IOTA 是可扩展的

系统的可扩展性意味着什么呢？它是系统、网络或进程能够处理越来越多工作负载的能力。简单地说，这意味着 IOTA
网络可以处理日益增长的工作量，而不会减慢或停止网络服务。事实上，通过IOTA的网络构建方式，使用IOTA的人越多，网速就越快。
这种方法与许多其他加密方法相矛盾，后者随着交易的增加，网络速度会慢下来。

IOTA是免费使用的

在大多数传统的区块链技术中，用户的系统和验证系统是相互竞争的。用户希望获得良好的客户体验。这种体验包括一个便宜或免费的交易，而且是快速和安全的。
作为使用其计算能力来挖掘或验证交易的补偿，验证系统在寻找可能的最高回报。这种情况造成了冲突，例如工作量证明和权益证明。
没有足够的费用，矿工就没有动力去操作昂贵的挖矿设备。如果没有挖矿，区块链就无法工作。从高层次上看，在 IOTA 网络中，每个新交易都作为前两个交易的验证。

IOTA 正努力成为物联网的支柱

物联网是连接所有设备的网络。连接设备的数量只能在任何给定的时间进行估算，但是，物联网设备的数量增长非常迅速。 IOTA技术正在为机器对机器的经济做准备。
一个连接智能设备的经济体将以一种完全自主的方式相互通信、支付结算和交易数据。
IOTA将自己定位为，物联网数据和价值交换的基础设施，在这里，交易可以在分布式的环境中安全地执行。

IOTA使用一种基于有向无环图(DAG)的数学概念，叫做 Tangle。有向无环图基本上是一个存储系统，允许相互连接。
有向意味着两个节点之间的所有链接都有一个集合和指定的方向。无环意味着不可能在结构内部创建循环。

tangle 的术语

下图是一个简单的tangel，每个方块代表一个交易，也被称为一个site。每个site包含交易详情: 发件人，收件人，金额等。
每个确认的site也将有连接到至少2个其他的site，这些连接被称为edge。 edge是用来验证交易。

在上图中，大多数site至少有两条边指向它们。这些site是经过网络确认的交易。任何没有2个edge指向它的site都是一个未确认的交易。

看一个更大的tangle，接近终点的tangle(圈在红色)是没有2个或更多edge的site。
这些site都是新的交易，正在等待确认，称为'tangle 的尖端'。

关于新交易

如何将一个新的交易添加到 Tangle 中呢？新的交易附加到 Tangle 的至少一个尖端上，算法会随机选择2个尖端。
发生验证的过程是为了确保被验证的交易与以前的交易不冲突(这可以防止重复支出)。
如果选择的尖端之一不是有效交易，则忽略该尖端并放弃该尖端，然后随机选择一个新的尖端。如果一切都检查正确，新的交易就会附加到2个尖端，并验证它。
通过这样做，一个新的交易被添加到tangle和2个待确认的交易。此外，新的交易成为一个新的tangle，等待以完全相同的方式被验证。

这种技术使 IOTA 具有令人难以置信的可扩展性。每个新交易都验证之前的两个交易，这意味着 IOTA
实际上由于使用的增多而变得更快。这与当前许多的区块链平台完全相反。

速度与信任

对于传统区块链交易，通常的做法是使用确认数量来判断一个块是否值得信任。 IOTA有一个类似的，但改进过的技术，每个site被分配一个初始值或自己的权重。
这个数字表示已经做了多少"工作"来验证这个交易。权重越大意味着已经做了更多的工作来证明这笔交易。自权重可以是1、3、6、9等(3 ^ n)。
每个site也有一个累积权重，这是它自己的权重加上批准这项交易的所有交易权重的总和。

下图假设每个site的初始权重为1。在正方形中心的较大数字是site的累计权重，它是链接到它的所有site的总和。
较早的交易通常具有较高的累积权重，这是有意义的，因为它们已经被多次验证。

tangle 的工作机制

新的交易将经历三个步骤。第一步是用设备的私钥签署交易，这是由设备自动完成的。 IOTA Tangle 使用
Winternitz签名，这是一种基于哈希值的加密算法，取代了 ECC 椭圆曲线密码学。基于 Winternitz 哈希函数的签名处理速度很快，这是
Tangle 在每秒交易速度方面居于领先地位的一个关键原因。

第二步是确认尖端，新交易使用一个选择算法来确认2个随机的以前交易。
这确实需要一点计算能力——启动交易的设备将新交易与其他交易协调起来，直到达到特定的真实性评分。

第三步是为交易进入tangle并成为一个新的尖端。一旦交易确认了之前的两笔交易，它将以尖端的形式进入了tangle，并等待未来的交易确认。

tangle vs 区块链

tangle解决了传统区块链技术的两个核心问题:
可扩展性和挖矿。IOTA提供了一个网络，其中每个新交易的每秒交易量都在增加，这解决了可扩展性的一个核心问题。理论上，对于 DAG
每秒可以处理的交易数量是没有限制的。

交易速度只是可伸缩性的一部分。可伸缩性的另一个重要因素是数据存储。使用区块链，往往需要整个链的完整拷贝，然后才能开始添加新的交易。
2018年9月的时候，比特币区块链的存储空间已经接近200gb，并呈指数级增长。并不是所有的设备都可以存储200gb 的数据，尤其是物联网设备。

IOTA的tangle比传统的区块链要轻得多。创建和验证交易可以通过只访问一小部分的 Tangle
来完成，不需要存储整个交易链。这可以通过在添加新交易时获得足够高的累积分数并验证另外2个交易来实现。
新交易不需要根据网络上的每个交易进行验证，而是根据一些旧交易进行验证并为验证提供足够的真实性。

区块链通过工作量证明和权益证明，存在挖矿/验证交易。矿工只有在补偿金高于开采成本的情况下才会将其资源用于挖矿。由于
IOTA一般没有挖矿，因而没有挖矿费，这使得IOTA完全免费使用成为可能。

小结

IOTA的目的是在机器对机器的经济中维护、促进和提供激励。使用允许可伸缩、接近即时和安全的协议进行价值和信息传输。为了跟上不断变化的技术和物联网的发展，这需要提供一个底层的系统基础设施来支持物联网，IOTA
有可能填补这个空白吗？

参考资料:

*
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/

（本文编译自https://achainofblocks.com/2018/09/21/what-is-iota-simply-explained-iot/）

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