IOTA,物联网区块链？

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/）