網絡與節點
區塊鏈網絡，本質是一個分佈式系統，系統中的節點根據某一個約定的規則，完成狀態的遷移。
網絡中的節點的角色、數量、在線情況、是否誠實認真工作等，定義了這個區塊鏈網絡的性質，也關係着系統的安全。
共識與考量
上文提到網絡中的節點遵循的某一個約定，就是所謂的共識協議，簡單的講就是決定哪下一個區塊的規則。在節點的維度考慮問題，那就是哪些節點的哪些考量標準，決定了下一個區塊。
在區塊鏈世界裏面，主要考量標準有所謂的PoW和PoS。分別是以「計算能力」和「持幣數量」爲考量標準。
大家可能會問了，爲什麼主要是這兩種考量標準，爲什麼不是別的呢？
原因很簡單——這是兩種最容易量化的標準，且易於抵抗攻擊。其他的，例如 reputation(聲望度)、honesty(誠實度) 這類標準，都無法簡單準確的量化。那存儲空間、帶寬能不能成爲量化標準呢？答案是可以的，但是具體實施起來，有一定的難度。
現有公鏈的問題
BTC 創建者中本聰期望通過 PoW 實現 one-CPU-one-vote。早期，普通的家庭電腦也可以成功搶奪到出塊權，確實滿足了這個願景。後來因爲算力競爭，挖礦設備進化到了專業的 ASIC 礦機和礦機聯合體——礦池。ETH 一開始就考慮到了礦池壟斷的問題，它設計的Etash算法，是依賴內存的，所以 ASIC 礦機的優勢沒有那麼大，但是礦池還是形成了。
BTC/ETH 讓人詬病的 POW 挖礦機制帶來能源消耗，吞吐量低等問題，也使得兩者使用費用高昂。
EOS 模擬了美國的選舉人制度。本質是倡導大戶集中，鼓動社羣投票，超級節點競爭。開發者期望用超級節點競爭的方式，實現去中心化。主要開發者BM甚至聲稱，這類超級節點的去中心化程度，比 BTC 的礦池壟斷的模式要高。一直以來，RAM （內存資源）被當做投機標的，使得開發者成本飛漲。有相關計算表明，支撐一個 DAU 1W 的 DAPP，需要近 200W 美金的年費用。
可以看出，這三大代表性公鏈，去中心化程度堪憂，同時使用成本也較高，無法承載商大規模商業應用。
YOUChain 的願景
YOUChain 願景是打造可承載大規模商業應用的去中心化公鏈。要承載大規模商業應用，性能和資費是關鍵；要實現去中心化，節點角色、職責和數量是關鍵。
- 低性能，速度慢，難以擴展，不是我們想要的
- 權利高度集中，不是我們想要的
- 使用費用高昂，不是我們想要的
要實現高性能，需要考慮制約區塊鏈的三個基本物理條件：計算、存儲、網絡。共識協議和網絡結構需要極度的優化。
某種程度上，我們是中本聰的信徒，相信去中心化的願景。因此，我們認爲，以某種方式實現中本聰的 one-CPU-one-vote的初衷，是實現去中心化的一種方式。
思考性能
回顧已經上線的公鏈，包括 BTC/ETH 和 EOS，我們可以觀察到一個現象：一個共識的達成，需要涉及到的節點越多，其性能就越差。前者涉及到了全網所有節點競爭挖礦，性能較差；後者只涉及到了少數的超級節點的輪流出塊，性能較好。
怎麼做到去中心化和擴展性兼得呢？其中一個答案是爲系統引入隨機。Algorand 是我們十分推崇的項目，它爲行業帶來了新的思路，我們也深入研究了它的技術原理和實現。
思考 one-CPU-one-vote
考慮到設備和節點，我們很自然想到了幾乎每個人都會擁有的移動設備（手機）。如果這些設備都能成爲網絡的節點，並參與工作。那豈不是真正的實現了去中心化？
爲什麼移動設備，都被已有的公鏈排除在了節點範疇之外呢？一個直覺印象是，他們的計算、存儲、網絡性能都不夠，穩定性也不夠。
當我們深入去研究的時候發現，最新的移動設備（驍龍845/麒麟980及以上）的計算能力，不亞於普通的雲主機；主流存儲能力也達到了數百 GB；網絡性能隨着 5G 的普及和千兆光纖入戶的進展，不遜機房環境。
思考費用
考慮到能源消耗和運營節點成本，我們選用基於 PoS 的共識機制。
那麼使用公鏈的費用，主要是與運營節點主要包含兩部分成本相關：基礎設施成本_和_抵押物的機會成本。
基礎設施成本：機器購置與折舊、帶寬、託管費用、防禦攻擊費用等。
抵押物的機會成本：因抵押而無法自由買賣產生的機會成本（幣漲了或者跌了但是幣被鎖）。
我們認爲，隨着物理條件的演進，當條件具備的時候，不再需要專業的礦機和託管條件，海量的移動設備，都可以成爲網絡的節點，使用成本自然就降低了。
思考可擴展性
從 YOUChain 創始之初，我們在公鏈設計中，就預留了使用安全分片技術進行橫向擴展的技術路徑。
同時，爲了滿足高 TPS 下的海量存儲需求，我們設計了存儲壓縮和根據 merkle root 證明的機制使得移動節點可以快速接入網絡和持續參與共識。
YOUChain 共識「YPOS」
爲了兼具高性能與去中心化。YOUChain 設計了一個基於 PoS 和 VRF 自抽籤的快速 BFT 共識協議：YPOS。
共識流程，主要分爲兩個階段：提議和投票。
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在較大的候選集合中，通過 VRF 自抽籤機制，選取少量（如數十）的區塊提議節點，後者將提出候選區塊及其哈希。
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在較大的候選集合中，通過 VRF 自抽籤機制，選取一定量（如數百到數千）的投票節點，爲前一步提議的區塊哈希按照某一種規則進行投票。
其中第二步，屬於傳統的 BFT 共識的流程，核心是消息複雜度和延遲。我們做了大量的工作，使得我們的 BFT 算法實現了線性的通訊複雜度，可以在大型區塊鏈網絡中運行，並做到秒級收斂。
在節點的去中心化問題上，我們認爲移動節點是未來方向。因此，我們做了大量的的工作，實現了家庭網絡和移動網絡的穩定傳輸和有效穿透。同時我們將節點輸出成 SDK，植入到生態夥伴的 APP，使得搭載 APP 的移動設備，成爲網絡的節點，這樣我們的候選集合就有了海量的節點。
YOUChain 節點設計
安全性是區塊鏈的基礎。沒有了這個，擴展性和去中心化都免談。區塊鏈最常見的攻擊，是女巫攻擊，大部分都是爲了實現雙花。
在對抗女巫攻擊上，基於 PoW 和 PoS 系統都有成熟的經驗。前者不表，後者主要是出塊概率權重或者驗證投票權重與抵押佔比成正比。
一個現實問題是，對於移動節點，我們既無法要求他們有足夠多的抵押，但又要捍衛它們的投票權。
如果完全按照抵押佔比成正比的投票權中，移動節點的願景將因失去激勵而形同虛設；如果按照一設備一票，我們又難以抵禦女巫攻擊（因爲節點很容易僞造）。
爲了實現我們的遠景和目標，我們設計瞭如下的節點結構。
節點類型
系統中包含兩大類節點。
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參議節點（senate-node）：部署在數據中心的服務器，擁有較強的計算、存儲、網絡性能，類似於網絡骨幹節點，前期有一定的准入。
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衆議節點（mass-node）：部署在家庭網絡或者移動網絡下的各類設備，無准入。
以上兩類節點，均需要參與 token 抵押。我們爲抵押設置一個最低准入門檻，選取抵押排名前若干位的賬戶作爲候選集合，依照節點抵押的 token 數量在候選集合的佔比分配抽籤權重。
節點選取方式
參議節點參數「待定」
衆議節點參數「待定」
兩類節點對比
| 類型 | 准入 | 競爭 | 職責 | 抽籤權重 | 收益攤分方式 | 量級 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 參議節點 | 逐步放開 | 有競爭 | 存儲、轉發、提議、投票 | 股權佔比 | 股權佔比 | 大量 |
| 衆議節點 | 無 | 有競爭 | 區塊投票 | 股權佔比 | 組內均分 | 海量 |
我們既要保護網絡的安全和性能，又要鼓勵衆議節點積極爲網絡做出貢獻，因此，我們設計了兩類投票主體。
YPOS 區塊敲定
- 區塊提議者，從參議節點集合中（性能考慮）選舉，提出區塊和哈希。
- 區塊驗證者，從參議節點集合和衆議節點集合中分別選舉，分別對提議的區塊進行驗證和投票，hash 較小的優先級高。
- 滿足法定票數的區塊，則爲敲定的下一個區塊
定義如下：
網絡安全
參議節點與衆議節點集合，均按照抵押佔比分配抽籤概率，可以抵禦女巫攻擊。
官方持有一定量的 token，承諾永不拋售，但在網絡早期，可用於網絡安全性維護。
官方可以在必要時，可使得維護網絡穩定的 token 數量佔據足夠的份額，以確保網絡的 security 和 liveness。
鏈上將會設計針對各類不當行爲的懲罰措施，使得各類節點有經濟上的動力去誠實工作。
網絡演進
YOUChain 開發者承諾，當衆議節點的數量和質量，達到一定程度，將會推動主網持續升級。
- 通過安全分片技術提高可擴展性
- 逐步調整衆議節點的選取參數，實現「人人可參與」
- 區塊提議節點逐步過渡到從衆議節點中選取
- 逐步降低參議節點集合法定票數 Qs
QsQs 的要求 - 參議節點的功能將演進爲：存儲、轉發
總結
上文主要從區塊鏈網絡及其節點的本質出發，闡述了現有公鏈的去中心化和使用成本等問題，進而介紹了 YOUChain 的願景和節點設計，最後給出了安全考量和演進策略。主旨是爲了闡明設計的思考，引起討論。
筆者閱歷和學識有限，以上設計可能存在巨大漏洞或者謬誤，具體的實施方案，也可能存在不確定性，請讀者不吝指出。作者微信 freeface，有興趣可添加討論。