IOTA 对下一个基于 DAG 的突破的押注

主要收获

• 自 2016 年启动其主网以来，IOTA 一直致力于构建一个基于其独特的基于 DAG 的共识机制的零费用价值交换网络。

• 为了支持更广泛的用例并推动更广泛的采用，IOTA 团队认识到需要引入智能合约——增强资产表示的灵活性并实现更多样化的功能。

• 基于这种理解，该团队于 2022 年启动了 IOTA EVM Layer 2 的开发，并且此后一直在推进对其 Layer 1 协议的战略性改革，该协议以 “IOTA Rebased” 为旗帜，整合了受 Sui 区块链启发的最新技术栈。

• 与此同时，IOTA 继续开发自己的共识引擎并推出旨在改善用户和开发者体验的举措，将自己定位为另一个与众不同的基于 DAG 的智能合约平台。

1. 简介

自从第一个智能合约平台出现以来已经十年了，在那段时间里，区块链行业以惊人的速度发展。这种快速增长的一个关键因素是区块链生态系统的开源性质，这使得它们既具有分叉性又具有可组合性。区块链核心的透明精神使得这些特性在帮助无数构建者灵活地加强他们的业务逻辑或减少不同平台之间的转换成本方面发挥了至关重要的作用，因为他们努力设计更好的服务和基础设施。

尽管有这种环境，但将你自己没有构建的东西集成到你现有的（或计划的）服务中绝非易事——特别是对于已经吸收了大量时间和资源的服务。这项服务不仅必须保持其提供的原始价值的一致性，而且在一个无数项目都在试验不同想法的生态系统中，还需要开辟并保持独特的身份。在这种背景下，IOTA 在 2015 年首次亮相，作为一个领先的 有向无环图 (Directed Acyclic Graph, DAG) 网络，最近经历了一次重大演变——通过集成 Sui 的高性能基础设施来拥抱基于 MOVE 的架构，从而开启了可扩展性、可编程性和生态系统增长的新时代，这一点尤其值得关注。

IOTA 于 2015 年底推出，其核心愿景可以概括为“旨在有所作为”。从一开始，IOTA 就致力于构建一个基于自身共识机制的零费用价值交换网络，所有这些都是为了实现这一愿景。但在努力实现其目标的过程中，它遇到了许多技术挑战。每一次，IOTA 团队都通过数学理论和模拟反复改进其基础设施来做出回应——而且，在必要时，大胆地放弃旧的基础设施而支持新的概念。

始终如一的愿景，强大的内部研究和工程能力，以及为了改进而愿意接受多次品牌重塑：这些都是 IOTA 团队的标志。那么，他们为什么选择对 Sui MOVE 进行大规模的 rebasing，以及他们计划通过这种转变探索哪些新的方向？

深入的内部研究和工程专业知识，以及适应不断变化的市场需求的能力——这些是 IOTA 团队的标志，也是其长期弹性和创新的基础。那么，他们为什么选择对 Sui 上的 MOVE 进行大规模的 rebasing，以及他们计划通过这种转变探索哪些新的方向？

2. 始终如一的愿景，不断的改进

2.1 DAG 概述

多年来，IOTA 一直在努力创建一个针对 Token 转移进行优化的基础设施。作为这项工作的一部分，它选择使用 有向无环图 (Directed Acyclic Graph, DAG)。DAG 的概念广泛应用于网络理论和拓扑等领域，当时作为现有区块链基础设施的结构替代方案引起了极大的关注，现有区块链基础设施存在可扩展性低和费用高等问题。许多项目开始用 DAG 替换区块结构本身，并开发新的共识算法来支持它。这一运动甚至促使一些人将这一趋势贴上“区块链 3.0”的标签。

传统区块链和基于 DAG 的结构之间的主要区别在于共识过程。每个验证器不是同时同步和同意创建一个区块，而是根据自己对网络状态的看法，单独签署和验证交易。如果一笔交易设法获得网络中绝大多数验证者的签名，那么该交易就达成共识并变为最终交易。通过汇总所有此类已确认的交易，然后可以推断出网络的整体状态。由于这种方法，DAG 可以异步并行地处理交易，从而实现比传统区块链更灵活和高度可扩展的系统。

然而，随着时间的推移，基于 DAG 的区块链开始暴露出自身的一些结构性限制——例如，在实现互操作性和过度中心化的节点操作方面存在挑战。这导致成功实现商业可行性的项目越来越少，公众的兴趣也逐渐减弱。

即便如此，对一种新范式的研究仍在继续——在这种范式中，只有共识机制是基于 DAG 的，而不是整个区块链结构。事实上，Sui 网络在其网络架构中采用了 DAG 方法，而 Aptos 也表示它可能会引入基于 DAG 的共识来提高可扩展性。因此，DAG 再次受到关注。

2.2 改进、改进，再改进：IOTA 具有挑战性的旅程

在其早期，IOTA 采用了一种名为 Tangle 的基于 DAG 的账本 - Tangle 取消了传统的“区块”，并通过让每个新交易引用两个先前的区块，将单链结构概括为一个扩展的图。在这种系统下，无需涉及单独的矿工即可达成关于交易有效性的共识，这使得 Tangle 的零费用性质成为其最显著的特征之一。下图提供了 Tangle 结构的简化说明。

由于 Tangle 上可以同时发生多个交易，因此网络可以表现出随着其增长处理更大吞吐量的独特特征。但是，在确保稳定和去中心化共识的同时维护这种结构需要一种特殊的机制。为了解决这个问题，IOTA 最初引入了一个名为“协调器”的节点，该节点定期发布检查点。虽然这种方法增强了安全性和结构稳定性，但不可避免地以牺牲一定程度的去中心化为代价。

最终，为了让 IOTA 实现其“数字自治”的总体愿景，必须确保所有节点平等参与的共识。为此，IOTA 团队对“Chrysalis（IOTA 1.5）”和“Coordicide（IOTA 2.0）”等分布式共识算法进行了广泛的研究和持续的实验。通过这些努力获得的见解为 IOTA 的持续发展奠定了关键的基础，最终促成了 2024 年宣布的战略转变，并被标记为 IOTA Rebased。

2.3 还有，IOTA Rebased

IOTA Rebased 代表着一个开创性的演变，IOTA 在其中利用了 Sui 的尖端技术栈，并重新定义了其协议，以增强可扩展性、速度和效率。

在采用 Sui 的技术之前，IOTA 团队一直在遵循针对 Token 转移进行优化的路线图（IOTA 2.0，Coordicide）。但是，他们认为，为了支持更多样化的用例并推动更广泛的采用，有必要通过智能合约实现资产的灵活表示和广泛的功能。这项被称为 “L1 可编程性” 的举措促使 IOTA 团队在 2022 年成立了一个内部小组，专注于评估将智能合约集成到 IOTA 的 Layer 1 中的技术可行性和整体解决方案环境，以及 IOTA EVM Layer 2 的开发*。

IOTA 团队得出结论，在所有可用的解决方案中，Mysten Labs（Sui 的创建者）开发的 MOVE 虚拟机（MOVE VM）是与 IOTA 的基于 DAG 的账本集成最适用和最有希望的选择，尤其是在安全性和长期潜力方面。Sui 是一个 Layer 1 区块链，它以面向对象模型的形式使用基于 MOVE 的智能合约进行操作。自 2023 年主网启动以来，它因其高性能并行执行而在业界引起了极大的关注。

在几个月的时间里，IOTA 团队修改了 Sui 的 Rust 代码库并集成了 IOTA 独特的设计理念。在整个过程中，IOTA 一直在追求的核心概念——并行执行，基于 DAG 的 mempool 和共识机制，以及 权益证明共识——都忠实地反映在 Sui 的代码库之上。

这些努力的结果是 IOTA 的新 Layer 1 协议 - IOTA Rebased。它于 2024 年底完成，建立在 Sui 的代码库之上，其稳定性和性能已经得到验证。因此，IOTA Rebased 自然地将基于 MOVE 的原生智能合约带到 IOTA 网络。

这些努力的结果是新的 IOTA Layer 1 协议 IOTA Rebased，该协议于 2024 年底最终确定。它建立在 Sui 代码库的成熟稳定性和性能之上，使 IOTA Rebased 能够将基于 MOVE 的原生智能合约无缝集成到 IOTA 网络中。

* 为了支持基于 Solidity 的智能合约，IOTA 继续提供 IOTA EVM 作为单独的 Layer 2 解决方案。

3. 超越 Token 转移，迈向 L1 可编程性

3.1 像 SUI 一样

在经历了多年的多次曲折之后，IOTA Rebased 现在旨在结合 DAG 和区块链技术的优势。它不仅渴望提供快速的交易速度和高度的灵活性，而且还渴望作为一个更去中心化的智能合约平台运行，以保证广泛的功能。

目前，IOTA Rebased 利用 Sui 的 Mysticeti 共识算法来实现低延迟的交易排序和最终性。通过采用 MOVE 编程语言，它可以实现更安全、更经济高效的资产定义，同时支持与底层网络结构无缝对齐的智能合约实现——例如，并行交易处理。

3.1.1 用于灵活智能合约定义的 MOVE 语言

如前所述，IOTA rebasing 的核心目标是发展成为一个能够灵活定义各种资产并管理其交互的智能合约平台。 这需要一个可以以可扩展的方式开发和支持各种功能的编程环境。

然而，以太坊现有的 EVM 和 Solidity 堆栈存在一些结构性限制，使得真正无缝的实现具有挑战性。例如，EVM 环境重复存储相同的逻辑（例如，复制合约部署），并且它依赖于阻碍并行处理的单线程模型。此外，每个智能合约都必须独立信任，并且由于难以在协议级别实施的标准主要以碎片化的方式在应用层引入，因此可扩展性、处理效率和内存稳定性等长期存在的问题变得更加根深蒂固。

相比之下，MOVE 语言——由 Meta 的前工程师（包括 Mysten Labs 联合创始人 Sam Blackshear）开发——旨在解决这些基本瓶颈、安全漏洞和 Token 标准中的不一致之处。MOVE 不依赖于全局状态结构，而是按对象分离状态，允许更明确地定义资产关系，并实现更流畅的逻辑并行执行。这种设计在相同的硬件上实现了显着更高的 TPS（每秒交易数），同时大大降低了费用。此外，MOVE 可以将资源视为 first-class values，不能随意复制、丢弃或更改。它的 data abstraction 功能还将复杂的资源管理和安全逻辑隐藏在模块中，从而简化了开发和使用。

MOVE 通过静态验证进一步加强安全性，静态验证会在执行代码之前标记与类型、表达式、函数和变量使用相关的潜在错误和漏洞。borrow checker 可以防止意外的数据损坏或损坏的引用，而 formal verification 可用于从数学上证明智能合约逻辑的正确性。

IOTA 针对其自身的基础设施优化了这些 MOVE 功能。通过采用基于对象的架构，它显着提高了并行执行和可扩展性。同时，模块初始化程序和灵活的入口点设计可确保即使是复杂的业务逻辑也可以安全地实施。通过这种方式，IOTA 正在创建一个既对开发者友好又高度安全的环境，满足了对灵活资产表示和广泛功能支持的需求，并为实现其作为下一代智能合约平台的愿景奠定了坚实的基础。

3.1.2 用于针对 DAG 优化的、高性能共识引擎的 Mysticeti

为了确保顺利处理用 MOVE 定义的各种资产和合约，IOTA 试图优化其基于 DAG 的网络中的交易流程。在这样做时，它采用了 Sui 的“Mysticeti”共识引擎。Mysticeti 是 Mysten Labs 新提出的基于 DAG 的共识协议，旨在减少 Sui 原始 Bullshark 引擎的延迟*。Mysticeti 旨在避免依赖单个领导者并充分利用网络的带宽，使多个验证器节点可以并行处理交易，同时仍然快速地进行总体排序。

*Bullshark 是一种基于轮次的异步 DAG 共识引擎，旨在根据区块提交的阈值参数灵活地分配锚点（区块领导者）。这种方法旨在帮助验证器以最小的通信开销达成一致的排序。

来源：MYSTICETI：使用未认证的 DAG 达到延迟限制

Mysticeti 通过三个关键创新显着降低了延迟，从而增强了 Bullshark 引擎。首先，它消除了传统的认证过程，该过程需要在每一轮（即未认证的 DAG）中收集来自法定数量验证器的签名，而是引入了隐式证书，从而允许以最少三个消息交换来最终确定区块。在 Bullshark 在将区块广播到网络之前等待多个验证器签名时，Mysticeti 通过让每个验证器在签署区块后立即广播其区块来简化通信。

其次，它通过删除 Bullshark 中存在的主要工作节点结构来简化共识过程。Bullshark 引擎需要一个两步程序——工作节点收集交易，主要节点提出区块——Mysticeti 通过允许将交易直接包含在区块中来消除这种等待时间。

第三，在每一轮中选择多个领导者区块，从而可以立即最终确定更多交易。在 Bullshark 引擎中，一次只能最终确定一个领导者区块，这意味着在之前不久包含的一些交易可能会将其最终确定推迟到下一轮。Mysticeti 通过允许同时将多个区块指定为领导者来解决此问题。

因此，通过集成 Mysticeti 共识引擎，IOTA 保留了其原始的基于 DAG 的交易流程，同时实现了 Sui 网络所代表的高性能、强大的网络安全性和去中心化的共识机制——为支持日益复杂的用户交互奠定了坚实的技术基础。

3.2 独特的 IOTA

此外，IOTA 独立地采取了一系列旨在进一步提高网络运营效率和开发者友好性的举措。

3.2.1 用于提高稳定性和可扩展性的 Starfish 共识引擎

Starfish 是 IOTA 开发的一种新的共识协议，作为 4 月 1 日的开源发布，旨在提高先前采用的 Mysticeti 引擎的稳定性和可扩展性。虽然 Mysticeti 专注于低延迟和简化的架构，但 Starfish 旨在通过部分同步的基于 DAG 的 BFT 方法来实现安全性和可扩展性。

如前所述，Mysticeti 的未认证 DAG 结构可有效地实现低延迟。但是，由于它省略了先前共识协议中每轮都需要的认证步骤，因此与需要每个通信轮的完全认证方法相比，它不可避免地会牺牲一定程度的安全性。因此，Starfish——定位为 IOTA 的下一代引擎——提出了一种中间立场：它保留了未认证 DAG 的大部分效率，同时结合了与认证 DAG 类似的强大安全功能。更具体地说，Starfish 的设计方式允许在提议区块后的某个时间证明区块中交易数据的可用性，目的是最大限度地减少恶意节点省略或隐藏部分数据的可能性。

这个目标是通过一种称为 Encoded Cordial Dissemination 的技术来实现的，该技术将 Reed-Solomon 纠删码与数据可用性证书 (DAC) 相结合。从本质上讲，当广播一个区块时，编码的分片会被推送到整个网络，并且领导者区块充当确认过去区块的数据可用性的证书。在这种方法中，每个节点都会完全传播自己的区块，但仅传播来自其他节点的区块的一个编码分片。只要通过 Merkle 证明验证了 f+1 个分片，原始交易数据就可以通过 Reed-Solomon 解码进行重建。由于这种结构，即使在大型网络中或存在拜占庭节点的情况下，数据也可以高效且无损地传播，并且在高交易负载下保持高吞吐量。

此外，Mysticeti 的基于拉取的数据检索方法要求每个节点请求它需要的数据，如果网络不稳定或区块生成速度非常快，这可能会增加重复请求和网络延迟。虽然 Mysticeti 旨在每轮提交多个领导者区块以加快共识，但数据传播中的任何延迟都可能导致重复的后续请求，从而产生潜在的瓶颈。相比之下，Starfish 在共识过程之前通过领导者区块验证数据可用性。虽然这需要一个额外的通信回合，但它在大型交易环境中提供了更高级别的稳定性。

简而言之，这两种协议都旨在实现容忍拜占庭故障的安全共识。但是，虽然 Mysticeti 强调速度和简单性，但 Starfish 更注重稳定性和可扩展性。

3.2.2 用于实现无缝用户体验的 Gas Station

除了其共识引擎外，IOTA 还开发了各种构建块，以增强开发者和最终用户的体验。其中之一是 Gas Station。

IOTA Gas Station 是一种旨在让开发者和应用程序提供商代表其客户赞助网络交易费用的工具，从而简化了用户加入流程并降低了 Web3 采用的障碍。有了这个，用户在与应用程序交互时，无需持有 IOTA Token 或自己支付费用。同时，开发者可以通过 Gas Station 承担交易成本，并利用访问控制和可自定义的限制等功能，更灵活地优化 Gas 管理。换句话说，Gas Station 提供了直接且直观的用户体验，同时简化了应用程序的费用管理复杂性。

3.2.3 用于平滑数据检索的 IOTA Indexer

IOTA 还运营一个 节点数据服务，该服务聚合并提供在 IOTA 链上生成的原始数据和派生数据。从完整节点收集的检查点 Blob 在关系数据库中进行索引，并在各种表结构中进行可视化。此设置使开发者能够以 JSON RPC 服务器的形式运行读取器二进制文件，从而使他们能够有效地处理在线交易处理 (OLTP) 请求。

除了 JSON RPC API，IOTA 还提供 GraphQL API，用于对索引链状态运行强大的查询。这种灵活的框架简化了开发者的数据查询，并让他们仅选择响应中所需的数据，从而使整个过程更加高效。

开发者还可以利用开源的 自定义索引器 框架来索引和公开 dApp 中特定于应用程序的数据。凭借对链上状态、事件和用户交互的如此详细的了解，可以使图形用户界面具有响应性和信息性，从而提升 dApp 体验。

3.2.4 IOTA 身份框架

IOTA 设想了一个未来，在这个未来中，人员、组织甚至设备都可以在没有额外信任的情况下与数字身份和可验证凭证无缝交互。为此，它构建了 IOTA 身份框架，该框架充当互联网的通用信任层，可在各种领域提供安全透明的数字身份管理。

通过此框架，个人可以获得自主身份 (SSI)，从而使他们可以根据每个用例选择要披露的信息。采用此解决方案的组织可以在以经济高效、增强隐私的方式使用数据的同时，遵守必要的法规。至于设备，可以为其分配唯一的全局 ID，从而可以识别和验证其属性——从而实现完全实现的数字化。

3.3 Token 经济学与路线图

除了对其技术堆栈和协议级成就进行重大改革之外，IOTA 还改进了其 Token 经济学 - 在过去的十年中，随着网络共识机制的多次迭代，IOTA 原生 Token $IOTA 的效用和整体 Token 经济学也随之发展。

在 2016 年最初的 IOTA Crowdsale 中，大约 27.79 亿个 $IOTA Token 的原始 IOTA 供应量的 100% 以 1337 BTC（当时约为 50 万美元）的价格出售给了早期的 IOTA 社区*。但是，鉴于当时的 Tangle 框架不需要矿工或质押者——因此不收取交易费用——除了作为交换媒介之外，该 Token 的内在效用很小。

由于 $IOTA 的供应是固定的，但缺乏强大的用例，因此其 Token 经济学在 2023 年 10 月进行了首次重大重新配置，恰逢 IOTA Stardust 网络的推出。此次改革的主要目标是促进生态系统的发展。通过治理投票，总供应量预计将从 27.79 亿个 Token 扩大到 46 亿个 Token，大约 18.2 亿个新发行的 Token 将分配到各个领域 - 其中新的供应量受到归属时间表的限制，并在两到四年内逐步发布，最初解锁 10%。主要分配包括 IOTA 基金会（研发）的 7.1%、Tangle Ecosystem Association (TEA) 的 12%、位于阿联酋的 IOTA DLT 基金会的 12%、奖励过去贡献者和合作伙伴的 5% 以及空投给 Assembly 网络质押者的 3.5%。

* 由于 2016 年通过 IOTA 众筹出售了 100% 的供应量，社区捐赠了 5% 的供应量，以资助 IOTA 基金会作为 2017 年德国非营利基金会的创建和运营。

最近，随着 IOTA Rebased 的推出，共识引擎已过渡到委托权益证明 (DPoS) 模型，该模型通过燃烧交易费用来抵消通货膨胀，从而引入了一种通货紧缩机制。在这种方法下，原始分配计划保持不变。但是，通过取消供应上限并引入费用燃烧机制，该系统在加强网络安全的同时，还结合了通货紧缩压力——最终建立了一种更灵活且可持续的经济模型，以防止不受控制的 Token 通货膨胀。

随着 IOTA 为智能合约开发新的基础设施解决方案，$IOTA Token 的实际用例预计会成倍增加。因此，基本 Gas 费用、可选的验证器费用、存储存款成本和质押奖励（每个 epoch 约 767,000 IOTA，约 6% 的年通货膨胀率）等因素将管理 Token 的供需 - 质押奖励是在每个 epoch 中新铸造的，并在每个 epoch 结束时分发给验证器质押池，从而为网络参与者提供持续的激励。

根据 Tokenomist 的数据，在撰写本文时，大约有 37.8 亿个 Token 在流通。展望未来，IOTA 计划进一步完善其 Token 经济学——专注于持续的共识改进和潜在的本地费用市场实施。

4. 展望未来

基于 DAG 的 BFT 共识方法将数据传播与共识分开，并允许每个节点在本地解释 DAG。因此，即使某些节点速度较慢或恶意，其他节点也可以在不受干扰的情况下继续最终确定区块。这种灵活性不仅解决了 Tendermint 和 HotStuff 等传统 BFT 协议中因领导者依赖而导致的共识延迟，而且还显着提高了性能和可扩展性，同时保持了去中心化和强大的安全性。

在这种背景下，尤其值得注意的是，IOTA 长期以来一直使用 DAG 作为其价值转移架构的支柱，并在金融、供应链、物联网、游戏、医疗保健、社交媒体和公共部门等领域成功地应用了它，并在广泛的研究支持下，决定分叉 Sui 的技术作为技术基线，以适应更广泛的用例，从而全面转型为智能合约平台。此外，该团队现在正在推进引入其自己的共识引擎的计划，旨在构建更具特色的基础设施。

如果 IOTA 独特的研究深度和快节奏的工程执行——再加上其支持 MoveVM 和 EVM 之外的各种虚拟机、为开发者量身定制的协议级举措以及运营其商业创新计划以推动生态系统增长的计划——能够汇聚成一个连贯且可持续的轨道，那么我们有充分的理由期望 IOTA 可能成为基于 DAG 的网络中另一个有意义的成功案例，追随 Sui 的脚步。

• 原文链接： 4pillars.io/en/articles/...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～