# IRIS 网络白皮书

用于构建可信分布式商业应用的跨链服务基础设施及协议

Harriet Cao harriet@bianjie.ai
Haifeng Xi haifeng@bianjie.ai

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# 本文介绍了一个开发中的项目

本文基于IRIS 基金会有限公司(IRIS Foundation Limited)提供的已知信息及假设,包含了符合该基金会理念的前瞻性声明。

本文所设想的IRIS网络尚在开发中,并将不断更新,这些更新包括但不限于关键治理和关键技术。 开发使用IRIS通证或与之相关的测试平台(软件)以及技术,可能无法实现或无法完全实现本白皮书所述的目标。

如果IRIS网络得以完成,可能与本文所述有所不同。本文不对未来的任何计划、预测或前景的成功性或者合理性做出陈述或保证,本文的任何内容都不应被视为对未来的承诺或陈述。

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# IRIS 概览

IRIS网络是以希腊女神Iris的名字命名的,她是彩虹的化身,是在天堂和人类之间忠诚传递消息的信使。

契约关系是人类社会的基本组成部分,区块链技术的重要性在于提供一种非常有效和低成本的方式来实现可靠的契约关系:第一次出现了多方参与复杂的业务交互时不再需要(本来非常昂贵的)信任。 也就是说区块链技术为分布式商业提供了最重要的元素:以极低的交易成本提升网络效益。越来越多的人认识到区块链作为新的价值互联网的影响力,并将逐步把当前的商业模式转变为更高效的分布式网络。 特别是内置于大多数现代区块链中的通证机制,强调每个网络参与者的权利,并将革新商业的现有模式[1]。

不过,区块链技术仍处于早期阶段。与其它新技术一样也存在缺点,包括有限的性能和还没有发展起来的治理机制。目前,这些缺点使区块链难以支持真实的分布式商业协作。 诸如Hyperledger Fabric和R3 Corda,以及以太坊企业联盟(Ethereum Enterprise Alliance)等组织都在试图通过联盟链(consortium chains)解决这些性能和治理的问题,使区块链技术更适用于企业。然而,如今的联盟链由大型企业公司主导的,他们封闭式的链上链下治理模式非常低效。联盟链可能因为缺乏公有链的通证经济模型及其开放性和激励性而缺乏活力。

我们希望发展当前的区块链技术,让成千上万的中小企业(Small Medium Businesses,SMBs),甚至是个体自由职业者,可以在一个开放的网络中提供他们的服务并享受回报。为了实现这一目标,我们确定了以下挑战以及随之而来的技术创新机会:

并非所有的运算都可以或应该以诸如智能合约这样的形式在区块链上实现

以太坊提供了图灵完备的虚拟机 [2]运行智能合约,带给人们开发分布式应用的诸多希望。 然而,智能合约只能处理确定性逻辑(因此每个节点在处理完同一交易和块后都能达到相同的状态),而大量现存的业务逻辑是不确定的,在不同时间和不同环境参数下可能会发生变化。 特别是现在,业务系统越来越依赖于计算机的算法进行决策优化,包括自然语言处理(Natural Language Processing,NLP),机器学习和操作研究算法。我们经常会故意在这些算法中添加一些随机性,以使决策不仅仅是局部最优状态,同时试图找到一个更好的次优结果。

另一方面,一些真实世界的业务逻辑应该在链下运行,不应该作为诸如可重复运算的智能合约这种类型来执行。 利用分布式账本集成和协同链下的服务和资源,是进一步推动区块链技术在更多真实场景中应用的关键。

如何利用现有的区块链资源,包括公有链和联盟链

使用一个公有链来处理所有用例是不可行的。每天都有不同的区块链上线,各自专注于解决问题的一个方面,比如分布式存储、资产所有权或市场预测等。据coinmarketcap.com显示,目前有超过1000种加密货币在不同的交易平台上活跃。

构建业务应用程序时涉及处理存储以及不同数据源的来源,我们的另一个工作动机是如何通过重用一些现有的工作,比如存储(IPFS, SIA, Storj.io等等)、数据发送(Augur,Gnosis,Oraclize等)和物联网(IOTA等)提供的这些专用的区块链,而不是“重新发明轮子”。

此外,有很多(近)实时业务交易确实需要更密切的联盟链/许可链/私有链来处理性能问题、安全问题和业务治理要求。因此,我们对分布式商业基础设施的愿景是要具备在多种异构链,包括公共链/联盟链/许可链/私有链之间具备互操作的能力。

跨链技术是满足这一需求非常自然的解决方案。 然而目前为止,现有的跨链技术主要是为了在已有区块链中提供互操作性,并专注于通证的价值转移。 如何使用不同区块链提供的资源,这一问题仍然没有答案。

比较现有的跨链技术如Cosmos [3] 和 Polkadot[4],提出的跨链技术,我们发现Cosmos为互操作性和可扩展性提供了更成熟的基础。 尤其我们发现Cosmos的多枢纽多分区( "many hubs and many zones" )和每个分区都是独立的区块链,拥有独立的治理模型( "each zones are independent blockchains having independent governance models" 的设计,提供了一种非常合适的体系架构,可以用SOC(Seperation of Concern,SOC)的方式对现实世界的复杂性进行建模。 为了最好地重用现有框架,我们提出了IRIS网络(IRIS Network),它是由一个枢纽和众多分区构成的去中心化的跨链网络,基于Cosmos/Tendermint [5]实现,具有更为完善的通证使用。

鉴于IRIS网络是基于Cosmos/Tendermint设计的,我们将首先讨论Cosmos/Tendermint,总结我们从Cosmos/Tendermint继承的特性和独特的创新。

# Cosmos 和 Tendermint

Cosmos[3]想要建立“区块链的互联网”。 这是由许多被称为分区“Zone”的独立区块链构成的互联网络,每个分区都由经典的拜占庭容错(Byzantine fault-tolerant,BFT)共识协议(如Tendermint)提供支持。

Tendermint提供了一个高性能、一致的、安全的BFT共识引擎,严格的分叉问责保证能够控制作恶者的行为。Tendermint非常适合用于扩展异构区块链,包括公有链以及注重的性能的许可链/联盟链,像Ethermint [6]就是一次对Ethereum以太坊POS机制的快速实现。 使用Tendermint在许可/联盟链域中的成功案例包括Oracle [7],CITA [8] 和Hyperledger Burrow [9]。

Tendermint作为共识协议用于在Cosmos Hub上构建第一个分区。Cosmos Hub可以连接到许多不同类型的分区,并且通过一种相当于区块链之间的虚拟UDP或TCP的IBC协议( Inter-blockchain Communication,IBC)实现跨链通信。 通证可以安全地通过Cosmos Hub从一个分区转移到另一个分区,而不需要在分区之间的交易所或受信任的第三方。

为了使用Cosmos Hub开发强大的可互操作区块链和区块链应用,Cosmos SDK提供了区块链常用模块的开发“入门套件”,而不是限制可实现的用户故事,从而为应用定制提供了最大的灵活性。

# IRIS 技术创新

IRIS网络的目标是为构建分布式商业应用提供技术基础设施,它超越了主要用于数字资产的现有区块链系统。

我们打算通过IRIS网络解决的关键挑战在于两个方面:

  • 利用分布式账本支持链下运算资源的集成和协同
  • 服务跨异构区块链的互操作性

我们通过将面向服务的基础架构融入Cosmos / Tendermint来应对这些挑战。

我们的设计继承了多年来面向服务架构(Service-oriented Architecture,SOA)实践的思维模式。 SOA是一种架构方法,用于创建由自治服务构建的系统,这些系统具有明确的边界、共享模式和契约[13]。早期的SOA实践侧重于实施企业服务总线(Enterprise Service Bus,ESB),通过服务提供者和服务消费者之间的各种点对点连接组成公用总线,实现服务间的通信。但是,通过ESB集中管理服务可能会触发单点故障,也会增加服务部署的依赖性。最近大量的微服务架构可以看作是SOA的发展,不再关注ESB而是使用轻量级的消息队列进行服务间通信。在IRIS网络中,服务之间的通信旨在通过实施区块链作为信任机器来协同实现商业协作,使它在服务提供者和服务消费者之间很难建立信任的前提下也能运行。

IRIS网络使用Tendermint协议作为高性能的共识引擎。利用Tendermint的区块链应用接口(Application BlockChain Interface,ABCI)提供的灵活性,我们定义了一组服务的基础交易类型,包括:服务提供,服务消费和服务治理。如前所述,大多数业务逻辑不适合作为区块链上确定的智能合约来实施,我们正在使用这个服务层将业务应用的特定逻辑和事务处理移出区块链,仅使用区块链对这些服务产生的结果达成共识。这一想法也受到区块链社区已有成果的启发,将一些复杂计算从主链上移除以解决性能问题,例如Lightning Network的离线状态通道[10]以及Plasma的防欺诈侧链[11]。尽管我们没有实施侧链,但是我们将传统业务逻辑计算从区块链中剥离出来,并将其用作复杂业务协作的可信中介总线。

对于跨链通信,Cosmos IBC [12]定义了一个协议用于将价值从一条链上的某个帐户转移到另一条链上的某个帐户的协议。而IRIS网络设计了新的语义,以允许利用IBC调用跨链计算资源。我们认为这种能力在构建可扩展的业务应用程序时非常重要。更详细的潜在用例将会在后面描述。

IRIS网络旨在提供服务基础设施,以处理和协同链上的交易处理与链下的数据处理和业务逻辑执行。必要时,扩展的IBC功能允许那些链下的处理被跨链调用。 按目前的设想,IRIS网络还将包含客户端工具,一个支持跨链多资产存储的智能钱包以及服务消费方和提供方使用的iServices。 我们计划提供SDK以轻松构建iServices。 例如,对于特定的服务定义,客户端Client SDK将生成服务提供方的框架以及服务消费方的模块。

# IRIS 网络设计

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如上图所示,IRIS网络在设计上与Cosmos网络具有相同的拓扑结构。 我们计划将IRIS Hub作为Cosmos众多分区和区域型Hub之一与Cosmos Hub连接起来。IRIS SDK本身就是计划对Cosmos SDK的扩展,由IRIS SDK开发的IRIS全节点旨在提供一个服务的基础设施,并在内部集成了分布式文件系统IPFS(InterPlanetary File System,IPFS)。

IRIS Services(又名“iServices”)旨在对链下服务从定义、绑定(服务提供方注册)、调用到治理(分析和争端解决)的全生命周期传递,来跨越区块链世界和传统业务应用世界之间的鸿沟。 IRIS SDK通过增强的IBC处理逻辑来支持服务语义,以允许分布式商业服务在区块链互联网上可用。

尽管IRIS网络专注于为分布式业务应用提供创新解决方案,但它仍是Cosmos网络的一部分。 连接到IRIS Hub的所有分区都可以通过标准IBC协议与Cosmos网络中的任何其他分区进行交互。此外,我们相信通过引入服务语义层可以实现全新的业务场景,创新的IRIS网络将增加Cosmos网络的规模和多样性。

# 网络参与者

  1. 服务消费者 服务消费者是通过向网络发送请求并接收响应来使用链下服务的用户。

  2. 服务提供者 服务提供者是那些可能提供一个或多个iService定义的用户,并且通常是其它公有链和联盟链甚至传统企业应用系统中链下服务和资源之间的适配器。服务提供者监听和处理传入的请求,并将结果发送回网络。一个服务提供者可以向其它服务提供者发送请求而同时成为服务消费者。服务提提供者可以按计划为他们提供的任何服务收取费用,默认情况下服务费使用IRIS网络的原生费用通证“IRIS”定价;也可以在适当的时候考虑使用Cosmos白名单中的其他费用通证对服务定价。

  3. 分析员 分析员是一种特殊用户,代表了发起建立IRIS网络的IRIS基金会有限公司(IRIS Foundation Limited),这是一家注册在香港的股份有限公司。分析员是在分析模式中调用iServices的唯一授权用户,旨在帮助创建和维护服务提供者的概要文件,通过这些客观的概要文件服务消费者可以选择合适的服务提供者。

# IRIS 服务

在本节中,我们列出了在IRS网络上部署iService时预计使用的技术参数。

服务定义

Method包括 :

  • ID (int): iService中该方法的唯一标识
  • Name (string): iService中该方法的唯一名称
  • Description (string): 对该方法的描述
  • Input (string): 对输入参数的结构化定义
  • Output (string): 对输出结果的结构化定义
  • Error (string): 对可能出现的错误条件的结构化定义
  • OutputPrivacy (enum): 设置此方法是非隐私的还是公钥加密的,可选值NoPrivacy/PubKeyEncryption

ServiceDefinition包括:

  • Name (string): 该iService服务的名称
  • Description (string): 对此iService服务的描述
  • Tags (string): 此iService服务以逗号分隔的关键字
  • Creator (string): 对此iService服务创建者的描述. 可选
  • ChainID (string): 最初定义此iService服务的区块链标识
  • Messaging (enum): 设置此服务消息是单播还是多播,可选值Unicast/Multicast
  • Methods ([]Method): 定义此iService服务中可用的方法

CreateServiceDefinitionTx 交易包括:

  • Definition (ServiceDefinition): 创建的服务定义

服务绑定:

CreateServiceBindingTx 交易包括:

  • DefinitionHash ([]byte): 服务定义的哈希值,由服务提供者绑定
  • ChainID (string): 服务提供者所接入的区块链标识
  • ProviderAddress ([]byte): 服务提供者的区块链地址
  • BindingType (enum): 对服务是本地还是全局的设置,可选值Local/Global;其中Global选项将绑定暴露到全局,反之则使用Local
  • ProviderDeposit (int64): 服务提供者的保证金。服务提供者必须提供大于系统参数MinProviderDeposit所设(以IRIS通证计数)的保证金,才能创建有效的绑定,押金越高意味着更值得信任
  • ServicePricing (string): 服务定价。基于每个方法对服务价格模型的结构化定义,包括每次的调用成本、批量折扣、促销条款等;服务费默认使用IRIS通证也可以是白名单列出的其它费用通证
  • ServiceLevel (string): 服务水平。对服务提供者自己认可所绑定服务水平的结构化定义,包括响应时间、可用性等。
  • BindingExpiration (int64): 此绑定过期的区块高度,采用负数即表示“永不过期”

UpdateServiceBindingTx 交易包括:

  • DefinitionHash ([]byte): 服务定义的哈希值,由服务提供者绑定
  • ChainID (string): 服务提供者接入区块链标识
  • ProviderAddress ([]byte): 服务提供者的区块链地址
  • ChangeSet (string): 更改集,由前面三个字段确定的现有绑定所需更改内容的结构化定义

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服务提供者可以在任何时间更新ServicePricingServiceLevelBindingExpiration,但他们的少量保证金将随后续(分别由ServiceLevelUpdateSlash和 BindingExpirationUpdateSlash规定的)两种情况减少。当BindingExpiration设置的高度低于当前区块高度,将立即被解释为无效的绑定。

更新 ProviderDeposit将始终被视为adding to,即增加当前保证金余额。当保证金低于MinProviderDeposit时,绑定将失效,直到服务提供者增加余额高于阈值方可恢复。绑定过期或者失效的时候,保证金余额将自动返还给服务提供者。

BindingType可用从Local更改为Global,但反之不行。要把一个绑定从Global 降到 Local,服务提供者只能先使绑定的问题失效,然后重新创建一个 Local型的绑定。

如果服务提供者出于某种原因需要将绑定移到一个新地址,是不允许直接更新ProviderAddress的;必须先使当前绑定失效,再使用所需的 ProviderAddress创建另一个绑定.

一个 ServiceBinding 的对象将在应用程序成功的执行这两个交易时(例如,在IRIS SDK种的iService业务逻辑)被创建或更新.

ServiceBinding包括:

  • DefinitionHash ([]byte)
  • ChainID (string)
  • ProviderAddress ([]byte)
  • ServiceLevel (string)
  • ServicePricing (string)
  • BindingExpiration (int64)
  • IsValid (enum): 可选项True/False

服务调用

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服务消费者和服务提供者被建议通过 端点(endpoints) 交互。有两种服务端点 —— 请求表(request table)响应表(response table) (见上图)。服务请求被添加到请求表,感兴趣的服务提供者监控这些请求表并接收和处理发送给他们的请求; 服务结果(或错误)被返回由相应的服务消费者反过来监控的响应表中。

Multicast多播服务的所有绑定共享一个请求表;而Unicast单播服务为每个绑定创建和维护单独的请求表。 至于另一个方向(的服务)将为每个服务消费者创建和管理专用的响应表。

ServiceRequest交易包括:

  • ChainID (string): 服务消费者所接入的区块链标识ID
  • ConsumerAddress ([]byte): 服务消费者所的区块链地址
  • DefinitionHash ([]byte): 服务定义的哈希值
  • MethodID (int): 被调用的方法ID
  • InputValue (string): 输入值的结构化表示
  • BindingHash ([]byte):在'Unicast'单播服务情况下目标绑定的哈希值。 可选
  • MaxServiceFee (int64): 服务消费者愿意为一个'Multicast'多播请求支付的最大服务费金额 。可选
  • Timeout (int): 服务消费者愿意等待响应返回的最大区块数

PostServiceRequestTx 交易包括:

  • Requests ([]ServiceRequest): 被发送的服务请求
  • RequestDeposits ([]int64): 服务消费者必须为每个请求者(使用IRIS计数)支付大于MinRequestDeposit的押金。此押金目的是为了激励消费者及时确认收到的服务响应(参考 ConfirmServiceResponseTx).

应用程序将验证用户与'ChainID'和'ConsumerAddress'一致的每一个请求、目标绑定的有效性、请求押金充足,服务消费者帐户余额足够支付请求押金和服务费用,并且请求的总数小于MaxRequestPostBatch

当一个已验证请求被追加到请求表中时,相关服务费用(对'Multicast'多播方式是'MaxServiceFee')将从服务消费者的账户中扣除并锁定到第三方托管。

GetServiceRequest 查询包括:

  • DefinitionHash ([]byte): 服务定义的哈希值
  • BindingHash ([]byte): 服务提供者对此问题绑定服务的哈希值; 应用程序将验证绑定有效,并且调用者具有匹配绑定的区块链标识ChainID和服务提供者地址ProviderAddress
  • BeginHeight (uint64): 应用程序应当从此区块高度开始检索对服务提供者的请求,一般是最大请求数'BatchSize'和'MaxRequestGetBatch'中较小的一个
  • BatchSize (int): 返回的最大请求数

ServiceResponse 查询包括:

  • RequestHash ([]byte): 所匹配请求的哈希值
  • BindingHash ([]byte): 服务提供者绑定服务的哈希值
  • OutputValue ([]byte): 输出结果的结构化(可能加密)表示。可选
  • ErrorMsg (string): 错误信息的结构化表示。可选

PostServiceResponseTx 交易包含:

  • Responses ([]ServiceResponse): 服务回复内容

应用程序将验证服务提供者的每个响应是否带有匹配的区块链标识ChainID和地址ProviderAddress,并且该交易中的响应数少于MaxResponsePostBatch。经过验证的请求将附加到目标消费者的响应表中。

GetServiceResponse 查询包括:

  • RequestHash ([]byte): 原始请求的哈希值,应用程序将校验调用者是否有匹配的区块链标识'ChainID'和服务消费者地址'ConsumerAddress'
  • BeginHeight (uint64): 应用程序应当从此区块高度开始检索服务提供者的响应,一般是最大响应数BatchSizeMaxResponseGetBatch中的较小的一个
  • BatchSize (int): 返回的最大响应数

ConfirmServiceResponseTx 交易包含:

  • ResponseHash ([][]byte): 待确认响应的哈希值

应用程序将验证每个待确认响应是否确实是由调用者发起的请求,并且此交易中的响应数量小于MaxResponseConfirmBatch

Timeout超时窗口中退出的响应(对于'Multicast'多播服务,当MaxServiceFee随响应返回增加而消耗光时)将不会被应用程序接受。服务消费者一收到'Unicast'单播响应就立即开始处理。然而,对于Multicast多播响应,必须等待Timeout超时窗口结束,然后才开始处理可能收到的全部响应。

当一个Unicast单播响应被用户确认,相关服务费用将从托管账户中释放到匹配的服务提供者账户 ——其中扣除少量(由'ServiceFeeTaxRate'定义的)税金并添加到系统准备金(system reserve) 中; 同时,相关请求的押金也将退还给服务消费者。

Multicast多播请求的情况有点复杂:每个响应确认时,只有部分请求押金被退还给服务消费者,即此响应相关服务费用占MaxServiceFee的比例; 在所有的响应被确认之后,此请求剩余的托管余额将会退还给服务消费者。

如果请求超时而没有看到任何响应,则应用程序将托管中的相关余额以及请求押金全额退还给用户。但是,如果用户没有(在ResponseConfirmTimeout+响应区块数的高度之前)及时确认回复,请求押金将被执行一个(由ResponseConfirmDelayPenaltyRate定义的)小惩罚再退还给消费者,与此同时,相关服务费将照常释放给服务提供者。

争议解决

在任何情况下如果服务消费者对服务响应不满意,就应该存在一种机制允许服务消费者发出投诉,从而获得可接受的解决方案,而不必求助于诸如法律系统等集中的权威。同时,这种机制应避免引入可能会被任一方滥用的主观评价。

解决出现在IRIS网络上的争议,其过程类似于服务调用,不仅服务消费者向服务提供者发送Complaint(服务),而且服务提供者以一个Resolution(服务)进行响应。这些交互是通过一对称为 投诉表(complaint table)解决方案表(resolution table) 的全局端点来实现的。

在IRIS网络目前的设计中,提交投诉时需要一份消费押金。如果服务消费者不及时确认某个解决方案,将从该押金中扣除罚款。同样地,如果服务提供者不及时响应投诉,他的保证金将被部分削减。

Complaint 包含:

  • ResponseHash ([]byte): 对争议响应的哈希
  • Problem (string): 对服务响应的问题描述
  • PreferredDisposal (enum): 可以是RefundRedo选项

Resolution包括:

  • ComplaintHash ([]byte): 对所匹配投诉的哈希
  • Disposal (enum): 可以是RefundRedo选项
  • Refund (uint64): 服务费退款. 可选
  • OutputValue ([]byte):输出结果的结构化(可能加密)表示。 可选

如上所述,我们预期的争议解决流程可能不具有法律约束力。尽管如此,我们认为这将为解决IRIS网络上的常见争议提供有效手段。

服务分析

引入iService生态系统带来一些挑战。一个主要的挑战是找到一种方法,让服务消费者更容易发现合适的服务提供者——服务消费者需要性能指标来评估和选择服务提供商,但如果没有服务消费者的使用,性能指标也就不可用。

为了试图解决这个循环问题,我们计划引入一种分析机制,在这个机制中,一个享有特权的系统用户即分析员,在常规的调度下调用所有活动的服务。这将使网络中的客观性能数据(例如响应时间、可用性、投诉处理等)对实际消费者有用。

服务分析调用将免除服务费用和消费押金,但会产生网络交易费用。这些调用来自那些被应用程序识别和认可的保留地址。

对于新服务,分析活动将保持相对稳定的水平,随着它们开始吸引真正的服务消费者调用并预计生成更多的性能数据,分析活动将逐渐减少单个服务的使用。

分析过程中发生的交易费用默认情况下从系统准备金(system reserve)中支付,必要时基金会准备金(Foundation reserve)将会介入。

查询

上述所有与服务生命周期相关的对象都可以使用ABCI 'Query'接口[[3]]查询到。这些查询将通过'Query'连接执行,并不参与共识过程。我们已经看到了如何得到的GetServiceRequest和得到GetServiceResponse查询作为服务调用过程的一部分。 上面描述的所有与服务相关的生命周期对象都可以使用ABCI查询接口3来查询。

以下是我们目前计划的查询的一个非详尽的摘要:

服务对象

Object Commonly Used Filters Authorization
Service Definition Name, keywords, source (chain ID), messaging type, with active bindings... Anyone can query
Service Binding (for a given definition) Location (local or remote), pricing, service level, expiration... Anyone can query
Service Request Service definition and binding, blockchain height, batch size Only matched provider(s)
Service Response Service request, blockchain height, batch size Only matched consumer

性能指标

Area Metrics Authorization
Provider (address) Number of services provided (ever and active), response time (min, max and average), requests served (local and remote), requests missed, complaints received, complaints ignored, ... Anyone can query
Provider (binding) Active time, response time (min, max and average), requests served (local and remote), requests missed, complaints received, complaints ignored, ... Anyone can query
Consumer Number of services ever used, requests made, requests confirmed (in time and missed), complaints made, resolutions confirmed, ... Anyone can query
Consumer (service, binding) Requests made, requests confirmed (in time and missed), complaints made, resolutions confirmed, ... Anyone can query

# IBC 改进

在Cosmos上建立自己的服务基础架构有一个独特优势:服务可以部署一次,并通过区块链互联网随时随地进行调用。具体来说,我们的计划是完成以下内容:

  1. 服务定义广播到IRIS网络中的每个分区;
  2. 全局服务绑定广播到IRIS网络中的每个分区;
  3. 针对远程提供者的服务请求或投诉被路由到提供者所连接的区块链;
  4. 针对远程消费者的服务响应或决议被路由回消费者所连接的区块链。

在处理一个CreateServiceDefinitionTx交易时,应用程序被设计为首先在本地验证和存储ServiceDefinition对象,然后创建一个包含了对每个相邻链定义的IBCPacket

每个相邻链最终从相应的中继过程中接收包含该数据包的IBCPacketTx;如果此定义在接收链中尚不存在,则后者将通过为他的每个相邻链(除了最初接收数据包的源链之外)创建一个IBCPacket来传递此定义;如果该定义已经存在,接收链将停止传递此定义。

同样,当ServiceBinding创建或更新它的BindingType集合或更新为Global时,将为每个相邻链创建一个包含绑定的IBCPacket数据包,并在整个IRIS网络中进行广播。

上述IBCPacket由以下部分组成:

  • Header (IBCPacketHeader) :数据包的头部

  • Payload(ServiceDefinition或ServiceBinding):服务定义或绑定的字节数

前面提到的IBCPacketHeader由以下部分组成:

  • SrcChainID(string):创建此数据包的区块链标识ID
  • DstChainID(string):此数据包将派往的相邻区块链标识ID
  • Number(int):数据包对应的唯一编号
  • Status(enum):'NoAck'
  • Type (string):“iris-service-definition”或者是“iris-service-binding”

现在让我们来看看如何通过IBC发生跨链服务调用。当请求一个Unicast单播服务时,应用程序检查目标绑定是否是Local本地的,如果是Local则将ServiceRequest追加到相应的请求表中,如2.2所述;否则,将会创建一个包含ServiceRequestIBCPacket

包含一个'ServiceRequest'的IBCPacket由以下部分组成:

  • Header(IBCPacketHeader):数据包的头部
  • Payload(ServiceRequest):服务请求的字节数

前面提到的IBCPacketHeader由以下部分组成:

  • SrcChainID(string):创建此数据包的区块链标识ID
  • DstChainID(string):远程服务提供者所在的区块链标识ID,例如'ServiceRequest'、'ServiceBinding'、'ChainID'
  • Number(int):数据包对应的唯一编号
  • Status(enum):'AckPending'
  • Type(string):“iris-service-request”
  • MaxHeight(int):当前高度加上'ServiceRequest.Timeout'

当远程请求最终到达目标链时,应用程序将其追加到相应的端点(请求表)中,以便进行目标绑定。对此远程请求的响应将被包装在一个收据IBCPacket中,该收据被一直路由回到源链,并将其追加到原始消费者的远程端点(响应表)中。

对远程的Multicast多播服务的请求以相同的方式处理,只不过可以在源链中生成多个IBCPacket

远程投诉和解决的工作方式与请求和响应的方式相同,因此在此不做详细阐述。

下面是应用程序依赖IBCPacket类型的完整列表:

类型 iService 对象
"iris-service-definition" ServiceDefinition
"iris-service-binding" ServiceBinding
"iris-service-request" ServiceRequest
"iris-service-response" ServiceResponse
"iris-complaint" Complaint
"iris-resolution" Resolution

# 用例

在本节中,我们为IRIS网络列出了一些可能的用例。

# 分布式人工智能用于隐私保护下的数据分析

这个用例的服务基础架构已由位于上海的初创公司边界智能进行了原型设计,并将其应用到联盟链产品BEAN (BlockchainEdge Analytics Network)中,用于解决长期已来为运行分析模型获取数据的挑战。尽管同态加密是允许通过加密数据实现计算的关键方法之一,但由于性能低下,实际上无法解决现实世界的机器学习问题。因此,BEAN的创建提供了另一种解决方案--利用传统的分布式人工智能研究[14]中的模型并行性和SOA设计模式,作为区块链的附加层开发分布式分析服务。

为了保护数据存取,运行在数据端的(部分)模型需要开放给客户端,并在服务定义中说明。由于只有部分模型开放给客户端,模型开发人员不必担心有人窃取他们的想法;同样,数据拥有者永远不需要担心失去对其数据使用的控制,因为数据不会离开他们的数据源。

其他潜在的好处可能包括以下几点:

  1. 仅在链上交换少量参数数据,这可以帮助提高性能。

  2. 一种更实用的数据使用审计方法,这在医疗保健领域经常被用到。

医疗健康数据隐私度高,涉及众多安全需求。这就为医疗健康数据用于跨组织协作的目的提出了挑战(例如用于辅助诊断的跨医院会诊记录搜索,新药临床试验的患者身份,健康保险自动理赔等)。最小化可行产品(Minimum Viable Product,MVP)服务层的实现是建立在Ethermint的基础之上,试图连接众多医院、保险公司和分析服务提供者,以提供具有隐私保护的医疗健康数据分析能力。

支持链上服务注册和调用的智能合约已经实现。链下数据处理的一个例子是支持相关诊断组(Diagnosis Related Group,DRG)的分组分析服务。更具体地说,当一个医院用户调用DRG服务时,原始医疗记录将在链下进行处理,使用服务提供者提供的客户端NLP(由SQL和Python实现)代码存根来提取通过区块链接收DRGS服务传来的结构化数据,而不传递高度机密的原始医疗记录。

BEAN场景阐述了一个更复杂的服务使用案例,包括实现分布式分析、连接服务提供者和服务消费者、利用区块链提供可审计交易平台以及可信任的分布式计算基础。

# 数据和分析电子市场

通过对几个AI+区块链项目的研究,发现似乎大部分项目都旨在提供数据交换市场和分析API市场。在建议的IRIS基础架构中,通过使用IRIS服务提供者SDK来发布数据作为数据服务和包装分析API作为分析服务,从而轻松地构建这些网络。

# 分布式电子商务

将建议的IRIS基础架构与传统系统(例如ERP)集成以获取库存信息,或对可信数据源进行链间查询以获取交通和天气数据等信息,此方法与许多企业应用程序开发人员已经熟悉的方法非常相似。通过集成这些服务来支持分布式电子商务应用程序,就有可能提供与中心化系统(例如Amazon亚马逊或Alibaba阿里巴巴)相近的用户体验。

# 公有链和联盟链的结合

对于许多业务场景而言,采用混合了公有链和联盟链优良特性的混合架构,从而可以提供有益的结果,特别是在性能、安全性和经济激励方面。

例如,医院和保险公司可以组成联盟链以支持高性能的医疗保险交易,同时识别其他信息,例如关于某些疾病的全球服务的统计数据,这些信息可以从其他公有链中调用。从公有链接收到的通证可以返回给联盟链中的信息提供者,从而激励系统参与者改善和提高服务质量。利用IRIS提供的这种基础架构,可以在满足严格的性能和安全要求的前提下实现大规模的自发协作。

IRIS服务基础架构可以支持许多用例,例如更高效的基于资产的安全系统、分布式监管技术(如严格评估,互助市场等)。IRIS项目计划之一还包括与此类应用程序项目团队展开密切合作,以支持并使他们能够拥有所需的区块链基础架构,让他们专注于更高效地交付预期的业务价值。

# 通证经济

与Cosmos网络相似,IRIS网络也被设计为支持多通证模型。这些通证被不同的分区所拥有,同时可以通过IRIS枢纽从一个分区转移到另一个分区。我们构建了两种通证类型来支持IRIS网络上的操作:

  • 权益通证
  • 费用通证

# 权益通证

与Cosmos网络 [15]15采用同样的权益机制设计,IRIS枢纽也拥有自己特殊的原生通证来表示权益。通证命名为IRIS。关于IRIS通证,我们设计了一些具体功能,其包括:

  • 通过验证人和代理人系统,将IRIS通证整合到IRIS网络的共识引擎验证人中;
  • 代表投票权,参与IRIS网络的治理

# 费用通证

在IRIS网络中有两种费用通证:

  • 网络费用 用来进行垃圾请求防范和支付验证人进行账本维护的报酬;
  • 服务费用 用来支付部署iServices的服务提供者的报酬。默认支付服务的通证为IRIS通证

IRIS网络旨在支持所有来自Cosmos网络白名单中的费用通证,例如 Photon光子, 以及IRIS通证。

支持各种白名单的中的费用通证是我们计划从Cosmos中采用的一个特性。它可以为网络的参与者提供增强的体验。在Cosmos中,对于网络费用通证network fee token,每一个验证人都拥有配置文件来定义他自己对每一个费用通证的价值评估。验证人可以运行一个独立的定时器,根据实时市场数据更新配置信息,或者使用默认的配置数据。

对于服务费用通证service fee token的设计,同样支持多通证模型。因此,在IRIS网络上的服务提供者,可以自由选择白名单中出现的通证为其服务收费。

为了帮助IRIS网络的参与者降低通证价格的波动性,基金会希望发展全球性的iService以从不同的交易所、或者从oracle预言机的潜在信息中获取市场价格数据。

权益通证和费用通证都会进一步细化以确保符合法律和监管规定的义务。

# 初始通证分配

最开始,系统预计发放2000000000个IRIS通证。IRIS通证的分布计划如下:

  • 私募: 20%
  • 核心开发团队: 20% (自IRIS Hub主网上线起的4年成熟期,每月释放1/48。)
  • IRIS 基金会: 15% (保留用作基金会的日常建设和运营)
  • 生态建设: 45% (在链接到IRIS Hub的分区中进行通证交换;激励潜在用户;奖励的合作伙伴)

如果IRIS网络完全开发完毕,IRIS通证每年的通胀速率会根据账户进行调整,因为事实上,很大一部分流通中的IRIS通证都将被参与者作为权益证明主动投入到共识引擎中。

首要说明的是,私募的IRIS通证将用于开发IRIS网络。这部分通证的使用计划如下:

  • 运营: 10% (包括服务提供者和承建商的费用,例如,审计、顾问、法律和其他第三方费用,以及其它管理费))
  • 软件开发: 50% (包括直接用于开发上线所需的成本、费用和开支)
  • 开发者支持: 10% (包括黑客马拉松、志愿者奖励和培训项目)
  • 研发赞助: 10% (包括会议、研究项目和大学合作)
  • 市场拓展: 20% (包括业务发展,社区发展和推广,以及出差、交流、出版、发行和其他费用等)

# 路线图

预期的IRIS项目路线图如下。这里我们重申一下,路线图只是一个大概方向,将来根据项目实施会有变化。

  • 盘古(2018年1月~2018年7月):IRIS项目的第一阶段,将集中在构建和运行IRIS Hub以及与Cosmos Hub的交互。同时,我们将发布一个初始版本的IRIS网络移动客户端。

  • 女娲   (2018年7月~2018年11月):第二阶段主要集中在构建IRIS Service Layer。这将涉及启用服务定义、绑定、调用和查询。在这个阶段,我们也打算为开发者准备一个beta版的IRIS SDK。

  • 夸父 (2018年12月~2019年5月):第三阶段主要专注于IRIS网络的增量升级,以支持我们计划中先进的IRIS Service治理特性。

  • 后裔 (2019年6月之后):第四阶段专注在IRIS网络、IRIS SDK和移动客户端的技术创新,以及开发者的参与。

# 团队

Tendermint (该团队开发了 Tendermint共识引擎,当前正在开发Cosmos), Wancloud万云 ( 万向区块链 子公司)和 边界智能 将共同构建IRIS网络的基础设施。

Tendermint将在扩展Tendermint ABCI和Cosmos IBC技术方面,为IRIS项目团队提供技术咨询和开发支持。Wancloud万云 将是Cosmos和IRIS生态系统的关键战略合作伙伴,它将积极参与Cosmos和IRIS在亚太地区的开发和发展。

边界智能将是IRIS网络的核心开发团队,IRIS充分借助团队创建分布式智能分析服务的经验,实现医疗数据分析与交换。边界智能是一家于2016年在上海成立的初创公司,专注于利用先进的区块链技术和人工智能技术为医疗和金融行业开发创新产品和提供解决方案。边界智能中的一个核心产品BEAN(区块链智能信息边缘分析网络Blockchain Edge Analytics Network)是一条许可链,它利用自然语言分析及机器学习技术为隐私保护、医疗健康数据的分析和交换提供分布式智能分析服务。边界智能正不断扩展BEAN功能来构建IRIS网络,同时,边界智能也是Cosmos网络在中国的运营和服务合作伙伴。

# 核心成员

曹恒

曹恒 是边界智能的创始人,该公司是一家成立于上海的初创公司。边界智能专注于利用分布式AI技术为区块链提供智能化服务,支持可信高效的行业协作。曹恒是曾获得过2010年美国运筹学和管理学研究协会(INFORMS)颁发的数据分析和人工智能技术领域的“Daniel H. Wagner”大奖。在创立边界智能之前,曹恒在IBM 研究院工作16年,曾担任IBM研究院上海研究院院长,是前IBM全球研究院大数据分析技术带头人。曹恒拥有卡耐基梅隆大学机器人硕士学位和清华大学自动化控制学士学位。

奚海峰

奚海峰 是高级技术专家和企业家。自2009年从美国归国以来,他曾在三家公司担任首席技术官,其中一家是纳斯达克上市公司。他还在上海联合创立过两家初创公司,并在那里担当技术和工程学的领导角色。奚海峰拥有马里兰大学电子与计算机工程硕士学位,以及清华大学自动化控制硕士和学士学位。

Jae Kwon

2005年,Jae毕业于康奈尔大学计算机科学学士学位后,曾在硅谷担任软件开发工程师,起先在亚马逊从事Alexa开发工作,后来在Yelp带领移动应用开发团队。Jae在认识到区块链问题后,开发了Tendermint BFT共识算法和Tendermint Core共识引擎。Tendermint是第一个可信的PoS算法。 除了开发Tendermint之外,Jae还是Cosmos的创始人之一。

陶曲明

陶曲明自2016年8月加入万向以来,便负责万向区块链集团的咨询服务,万云BaaS平台,以及ChainBase加速器和孵化器服务。在加入万向前,他曾在多家全球领先企业里积累了超过18年的丰富服务管理和业务管理的实践经验。Tom率先将云服务,物联网数据服务平台和加速器技术引入中国市场。自2013年起,Tom一直在跟踪区块链,云计算,物联网和智能制造行业的发展趋势。Tom拥有复旦大学物理学硕士学位和南开大学电气工程学士学位。

# 顾问

Jim Yang

Jim Yang 是Tendermint首席运营官。 他是ChatX移动信息工作室的创始人兼首席执行官。 ChatX开发了各种移动消息/社交应用程序。 他还共同创立了Identyx并一直担任CEO至被Red Hat收购。 Identyx开发一个开源企业身份管理软件。

Zaki Manian

Zaki Manian是可信物联网联盟执行董事,也是区块链和加密货币技术发展的丰富贡献者。 Zaki在密码学和分布式共识系统方面拥有深厚的专业积累。 他还是Cosmos项目以及其创业项目的顾问。

Adrian Brink

Adrian Brink, 是Tendermint / Cosmos 网络的核心开发者和社区负责人。

Michael Yuan

Dr. Michael Yuan 博士是 CyberMiles Foundation基金会的负责人。Michael在德克萨斯大学奥斯汀分校获得了天体物理学博士学位。 他编写的5本关于软件开发的书已由Prentice Hall,Addison-Wesley和O'Reilly出版。 Michael是Firefox,Fedora,JBoss等大型开源项目中的活跃代码提交者。 他是企业应用软件和移动软件方面的专家,也是参与了多个由美国政府资助的研究项目。

# 参考文献