基于Proof Of Capacity的新型加密货币N介绍

N是基于Proof Of Capacity的新型加密货币，采用升级版的POA挖矿，拥有完美的经济模型和共识算法；用硬盘作为共识的参与者，降低了加密货币对电力资源的消耗；N挖矿降低了参与门槛，让其生产方式更趋向去中心化方式，更加安全可靠；相对POW 挖矿，POA挖矿更加绿色节能，低功耗，低噪音，无热量，抗ASIC；降低了共识信用成本，增强了共识强度、广度和共识结构的安全性。

N需要解决的问题

在资源被大量用来出块，成本逐渐提高的时候，加密货币爱好者开始致力于寻找更低功耗的替代者，主要分为两类：更低成本获得收益的替代者和更通用可堆叠组件的替代者，这就是ASIC挖矿以及抗ASIC算法开发的大航海时代。其中ETH，Monero的初衷都是以抗ASIC为目的，他们希望出块的计算方式能够抵抗ASIC芯片，并且维持比较低的出块成本，让它变成一个不受控于ASIC芯片进行挖矿的加密货币，不过在加密货币发行之后，市值一旦达到ASIC芯片投入的范畴，ASIC的开发商依然会想办法将这些通过计算方式去挖矿的加密算法设计成为矿机。

另外一个著名的加密货币LTC也是其中的代表，使用Scrypt算法的LTC，以对抗ASIC为技术亮点，不过很快ASIC设备生产商就优化了他的算法，将其做成了矿机，形成了设备以及算力的垄断，带来了巨大的能源消耗。电力的依赖和矿场的门槛让挖矿成为少数人的游戏。

而N则是一个集大成者，建立是基于云计算的理念，依托全球的矿场挖矿基础设施形成去中心化的分布式云计算基础网络，其即能达到更低的能源消耗，又能方便矿工自制通用组件参与其中，同时维持相对高的难度来保证系统的稳定性。N使用的POS共识，是非常去中心化的一个共识算法，相对于POW引起的算力证明大航海时代，POA将会开拓一个基于硬盘容量证明的新大航海时代。

POW型共识的设备垄断、算力集中化、能源消耗以及现有POA的激励层问题并行成为现在行业内四大问题。N从设计之初，就是针对现有行业的四大问题进行解决。下面我们一一进行阐述。

1. 垄断问题

BTC从诞生之初，就是想要解决金融机构的垄断问题和信任危机。从08年的金融危机之后，中本聪就认为金融系统的垄断性会一次又一次的重蹈金融危机覆辙（如下图），去中心化是解决这种问题的最好方法之一。

那么多年之后，BTC状又是如何呢？

上图是整个由BTC引领的加密货币市场的价值曲线，是不是比较像金融危机周期中的一次波动？这不得不引起我们思考，BTC在算力垄断的现在，是否依然那么的去中心化？

BTC Core的技术部分由核心开发者掌控，代码更新速度缓慢，可谓是代码中心化;BTC的算力巨大，普通人无法参与到共识，只能进行交易，可谓是算力中心化;BTC的出块时间比较慢， 10分钟左右，个位数的TPS难以达到现有网络使用的正常体验;另外BTC Core钱包在十年间并未做出任何优化，也没有BTC Core 的手机版，完全没有根据现有使用者的体验进行更改升级，可谓是体验中心化; 更甚者，想要部署闪电网络，让更多中心化的公司参与到闪电网络节点中，让整个BTC系统越来越中心化，使用体验远远没有中心化支付系统（如VISA）好。既然人们愿意相信BTC，就必须要接受新生事物对它发起的颠覆性挑战，同时去思考如何贯彻去中心化好让每一个人都能参与到这场革新之中。

N就此应运而生， N的设计之初就选择了更经济的去中心化方式，可以将信用成本再次降低，从POW的不间断计算方式更改为更低成本的存储+检索中。我们相信中心化的加强会重蹈一次又一次的危机，我们的目的就是在N上实现完全的去中心化，从根本上杜绝潜在危机的诞生。

2. 算力集中化问题

我们提到，BTC能够作为成功加密货币的主要原因是其算力维持在一个相对高的范围，在2017年BTC总算力为4400P，每天比特币产量为1800个，平均下来每P挖到的BTC是0.4个，现在问题来了，这些矿机制造商可以通过调节矿机的价格来影响BTC的价格。也即是随着加密货币参与者对BTC收益的预期提 高，每一个人都愿意用更高算力的机器来生产加密货币，也就是通过打包得到奖励。比特币挖矿前四位的机构占有大约53%的挖矿份额；在以太币的系统中，集中度更高，排名前三的挖矿机构占有61%的挖矿份额。此外，全球56%的比特币挖矿软件和28%的以太币挖矿软件集中在数据中心，显示出比特币的经营更加公司化。

下图可以看到现在BTC的算力已经在30，000P-40，000P左右，那么相对于2017年上升了10倍，也就是参与者的难度加大了10倍。

从下图而我们可以看到，算力已经开始公司化，可以看到熟悉的F2Pool，AntPool，Slush.

在算力的一步一步攀升中，矿机制造商通过制造更高算力的机器来提高整个生产难度，并通过增加难度来增加自己矿机的配置，让普通的加密货币参与者望而却步。而N是通过对硬盘的存储空间加以利用，将集中化的算力打散，从而避免垄断的发生。

在现有的工作量证明加密货币中，每一次对哈希值的碰撞都是一次大量计算，连续不断的哈希碰撞持续消耗能源。N通过预计算的方式，将每一次的碰撞结果写在硬盘中，这个也是一种比较常见的空间换时间的方式。通过这个方式对计算进行重构，在货币的产生过程中，矿工只要按照网络需求对硬盘中已存在的数据进行短暂的检索即可，剩余时间系统保持空闲，带来了低功耗的共识模型。

在N的系统中，只需要硬盘足够大，装足够多的“答案”，就可以让任何一个加密货币爱好者参与到出块的生产环节中，并且不需要重复的大量计算。就像是之前计算BTC的行为是问你一个14笔部首为辶念liao的汉字，一个学习中文的人需要计算很久才能想出这个字是什么；而现在的N更像是直接拿到字典，直接查出来这个字是什么，当然是你字典记录的字越多，你就越直接能查到这个字是什么，并且谁都可以参与到里面，因为相对于计算BTC需要的头脑风 暴，N只需要足够大的词典就够了。算力集中化的问题，就可以通过这样的空间换时间的方式进行瓦解，当然，这也只是N需要解决的第二个问题。

3. 能源消耗问题

当然，算力集中化也带来了能源消耗的问题，在上一个环节中提到了，对于特定哈希碰撞的大量计算，那么这个计算需要消耗多少资源呢？

举一个例子，按照现有BTC网络的能源消耗，大约和意大利10%的电力需求相仿。都说条条大路通罗马，BTC给大家带来罗马的同时，也带来了相当于罗马、米兰和威尼斯总计600万人口的用电量。

目前大多数矿工都在中国大陆境内（如BitMain），那么我就举一个中国的例子，现在BTC的算力在45EHash/s上下，那么在1P的算力，消耗0.1人民币一 度电的情况下，需要花费大约140000度电，也就是平均14000元人民币。那么按照中国的高铁每千米行走耗电2度多的情况下，时速350公里的高铁每小时耗电9600多度，按照上海到北京5小时高铁计算，需要使用将近48000度电，也就是现在产出1个BTC的能源消耗足够高铁绕着中国的北京上海跑一圈半。

那么N的能源消耗是多少呢？

按照现在二手s9和现在的二手8t硬盘对比来看是1/300的能耗投资比，也就是说，同样1000元购买ASIC设备（bitmain S9）功耗为1400瓦，购买RX580显卡为250瓦。而对于单价约为1000元的8TB硬盘而言，只需要5-8瓦的耗电量。也就是说花费同样金额采购100台S9和100片8TB硬盘，S9的月耗电量为122，400KWH，而参与N的能源消耗仅为360KWH，仅相当于美国普通家庭10天的用电量。即使0.15美金/度的家庭电费也可以参与N的挖矿在这种巨大的能源消耗差别下，N节省下的能源可以更多的为其他实体进行使用，而不是重复的浪费性消耗。这种弱能源消耗的共识体系可以让更多的人参与进来，不再是少数人的游戏。

能源消耗巨大带来的另一个问题就更为严重了：POW算力通过能源消耗体现，由于能源在任何国家都由国家政府掌控，随着POW算力的逐渐扩大，过度的能源消耗会引发一系列社会性问题，最终很可能政府会出面干预导致POW的全网算力波动，安全性也将大打折扣。

从下图的表中可以看到，BTC电力消耗在2018年10月份为73121度，在2019年1月份直接降到了44722度。这个通过能源减少带来的算力降低会影响到整个出块的难度以及矿机的收益，对于BTC尚且如此，对于使用POW的小币种， 带来的则是分叉的风险，而分叉又是致命的威胁，威胁到整个共识的正确性与安全性。

也就是说，如果矿场聚集在一个国家政府，那么政府可以通过调控相关能源资源的方式影响系统中的难度及收益，会因为一次潜在大规模的电力资源下降引发算力下降，更有甚者可以分叉一个POW为共识的代币。N的低功耗在这个侧面也给予了解决方法，通过减少对能源的依赖，发展一个更适应长期生存的生产方式。POA的意义也是将ASIC的高能源消耗替代为低消耗的硬盘查找，通过全球硬盘的存储媒介作为一个整体来提供保证高安全特性的随机数，从而保证底层的安全性。

N-技术解决路线

1. 技术架构及共识算法

架构分层

· 可信资源层

由可验证的存储和可验证的计算构成整个生态的资源，这些资源被锚定到根信任账本层。

· 根信任账本层

根信任层由零分叉区块链构成，通过分布式记账技术实现所有参与者对账本所记录世界状态的信任。

· 子链扩展层

有两类扩展方案，一种是业务不相关的同构扩展，是一种通用的存储分片子链扩展方案；另一种是业务相关的异构扩展，形态上近似跨链的自治服务协议子链，它们之间的交互通过根信任账本层作为中继链实现。

· 可信应用层

无论是中心化的应用，还是基于区块链开发的去中心化应用，都能基于分布式存储中的哈希算法实现对应用版本的管理，对应用开发者的追溯。用户与 N的交互主要就是通过这些可信应用实现。

· 数据商业生态层

各类用户与应用的交互能够促进生态内资源与资本的流动，最终以各类市场的方式表现为一个繁荣的数据商业生态。 角色定义通常地，矿工在以下的逻辑角色定义中同时承担资源提供者和信任提供者的角色。

· 普通资源、数据与应用消费者

普通用户可使用N管理自己的个人文件，如生活视频、照片、电子文档等；也可以管理来自去中心化应用订阅的消息，如新闻、短视频推送、商品推送等；还可以管理获得版权标记的视频、图片和音乐。在元 信息方面，普通用户可以通过元数据空间管理自己的联系人信息、地址信息、资产证明等隐私信息，通过零知识 证明的方式，这些信息将在不向应用方、平台和他人泄露的情况下实现去中心化的个性化服务。

· 机构资源、数据与应用消费者

N支持机构消费者一些大型的存储和计算调用，比如一个机构用户可能会需要存储 1000T 以上的用户大数据，并对这些数据使用分布式算力的训练来寻求其中的价值。Sroma 也支持机构之间共同对所存储的数据进行认识计算。

· 资源提供者

N整合的资源主要包括两部分：存储和算力，对应的角色分别为存储和计算矿工。另外，N也会通过市场的方式获得一些更高维度的资源，比如通过算法市场、预言机、数据交易所、应用市场等获得算法、 数据及真实性、开发者等资源。

· 数据提供者

类似音乐、视频、自媒体的作者，他们有将自己的创作传播、变现的需求，他们可以通过版权管理协议将自 己的作品向付费的用户授权，而哈希寻址技术要求只有相应的授权者才能浏览这些内容。N通过开放的自治组织解决生态外部的版权侵犯问题，自治组织由取证赏金猎人和注册律师组成，取证在被证明有效的情况下，取证者和处理相关案件的律师会得到内容作者或版权管理协议的奖励。

· 服务提供者

去中心化应用开发者，以及自治服务协议子链的开发成员将构成服务的提供者，向社区的个人或机构用户提 供诸如可验证存储和计算、加密藏品、链上溯源、数据和版权交易、去中心化金融等服务。

· 信任提供者

N的根信任源于区块链，因此根信任提供者是维持区块链运行的矿工。资源提供者也可以通过提供可验证的存储和计算证明到区块链并相互验证创建信任。另外，需要着重说明一下VDF可验证延迟函数，去中心化自治组织能通过经济博弈的方式激励成员共同提供可信的随机数，因此这个去中心化自治组织提供了信任。

2. N-技术特性

1. POA共识算法；

2. 出块时间5分钟，交易速度更快；

3. 8M区块大小，提升网络效率；

4. 全网容量达到3000P计划加入零知识证明；

5. 使用硬盘挖矿，抗ASIC，无需专业设备即可挖矿；

6. 绿色环保，低能耗，低噪音。

资源挖矿

1. AI芯片显卡挖矿

5G通信为一系列AI应用场景提供了网络向的支持，产业需求带来了技术的进步，AI芯片是整个通信行业的根基，更强的性能，更低的能耗，更小的体积一直是AI芯片的努力方向，万物互联才可以说有了技术保证。

GPU芯片

谁也没有想到，作为游戏和图像渲染核心的GPU会出现长时间的缺货状态，并且价格水涨船高。根据一些做人工智能的公司反映，最新的GPU价格已经和半年前相比上涨了15%，并且还会延迟4周才能交货。这对人工智能公司的研发工作产生了一定影响，没有更多的GPU芯片就无法进行更多的计算，整个公司的项目进度被迫延后。

AI是企业级需求 挖矿是消费级需求

人工智能产业的爆发式增长和加密货币的挖矿产业是导致GPU缺货的主要原 因。现在人工智能产业，上到谷歌、阿里、百度这种互联网巨头，下到大量初创公司都投身于此，人工智能产业规模迅速增长。随之而来的就是对GPU芯片的大量需求。

另一个导致GPU缺货的原因是加密货币的火爆，让矿工们加大了挖矿的投入。根据统计，加密货币矿工2018购买了总价值为7.76亿美元的300多万个GPU芯片。矿工们对于GPU芯片的抢购潮，甚至迫使英伟达对每家公司每天购买的芯片数量进行了限购措施。

有没有新的芯片能替代GPU

GPU芯片难道就无可取代吗？目前，N团队已经创造了自己的人工智能芯片-- N-AI芯片显卡挖矿。与传统的GPU（图形处理器）/CPU（纯量处理器）组合相比，处理速度要快上15-30倍，在挖矿方面，采用AI芯片显卡的矿机效率完爆GPU芯片的矿机，并且价格还更便宜。

N全新的挖矿模式是一种全新的尝试它旨在增加更多的节点（去中心化） ， 并且减少能源的消耗，实现绿色节能、人人参与挖矿的目标。

2. POA硬盘挖矿

POW型共识的设备垄断、算力集中化、能源消耗以及现有挖矿的激励层问题并行成为现在行业内问题。N从设计之初，就是针对现有行业的问题进行解决。

POA让N硬盘挖矿更具优势：

1、由于N采用的是POA共识机制，相比于POW，POA挖矿将算力替换成硬盘空间，在很大程度的杜绝了POW挖矿造成的资源浪费以及对环境不友好等问题，让矿工从挖矿中赚取更多的利润。

2、N挖矿最大的特点是挖矿不需要使用矿机，只需电脑硬盘即可挖矿。相比于使用其他数字货币使用矿机、显卡、ASIC芯片等挖矿，N挖矿投入的成本更低。矿机最终的结局只是一堆废铁，而硬盘，即便不用于挖矿，残余价值也高于矿机，你可以用来存放电影、资料等。

3、以比特币挖矿为例，超级矿工垄断挖矿的局面并不少见。比特币挖矿属于少数人的原因在于POW挖矿的机制，POW设计是完美的，按照算力分配挖矿收益，但最终的结局却是超级矿工以压倒性的算力杜绝了散户参与挖矿。而N采用的POA硬盘挖矿，虽然在挖矿的概念上和POW相似，但N在设计之初加入了一个抵押机制，抵押机制使得超级矿工出现的概率变得极低，即便有超级矿工出现，得益的也是普通散户。N的抵押机制最主要的作用是平衡市场流通的货币和反垄断。

4、目前挖矿的怪圈是当矿工利用CPU/GPU等挖矿获得一定收益时，就必定会有ASIC矿机夺取矿工的收益和领地。但N硬盘挖矿，只对硬盘容量有需求，对数据的吞吐并无要求，因此天然杜绝ASIC化。

5、N收益取决于硬盘空间的同时，抵押通证也是影响收益的关键，N这一做法，保障了矿工足量利润的同时，也维护了供需关系的平衡，使流通的货币不会过多，从而使得币价也能稳定上涨。

6、N基于区块链分布式存储技术，比中心化存储的可靠性提高10000倍以上，通过精准数据去重，兼容http和ipfs双重协议，为公有服务器减负，降低中心化存储的成本。

N作为熊市中唯一赚钱的硬盘币，所采用的POA硬盘挖矿模式必将是未来矿业的趋势。

3. 存储证明与验证

复制证明和时空证明是一种可信存储技术。当存储矿工向用户提供存储服务时，它需要将相应的复制证明和 时空证明提交到部署在区块链上的存储服务合约中，任何人都可以对证明进行挑战和验证，从而向用户提供了一 种可验证的信任，用户可以相信矿工确实存储了某数据，并在一定时间内没有修改和删除它们，同时当用户向他 们请求授权数据时，能够获得受保障的响应。

3. 复制和时空证明产生和验证流程

N允许计算服务商抵押N 领取计算任务，并在计算完成后提交计算结果和可验证的计算证明， 计算任务的发布者可以以较低的成本完成对计算结果的确认，从而在保证计算可信性的同时，将大量计算的工作 转移到成本更低的链下进行。

链下算力提供者 Se 和计算任务发布者 Pu 通过可验证计算市场对接，整体的交互流程如下：

· Pu 将计算任务代码存储到分布式存储，并将代码的唯一哈希地址上传到管理计算任务分发的可验证计算 市场合约中，同时还要向合约抵押一定量的代币作为计算者提交正确计算结果后的奖励。这个过程中计费 按照任务所需的算力进行评估，类似于 ETH 对涉及智能合约的交易进行 Gas 计费。

· Se 申请接受任务，并向合约抵押一部分代币作为其在指定时间内不能提交计算结果或提交的计算结果未 通过挑战时的保证金。

· Se 在链下 WebAssembly 虚拟机中计算代码，并生成可验证的计算证明

· Se 将计算证明存储至 N分布式存储，并将唯一的哈希地址提交到可验证计算市场合约。

· 被选中的随机 n 个 Se 审查者共同对证明进行验证，并将验证结果提交到可验证计算市场合约中，只有当 所有的 Se 审查者都认为这个证明有效，计算奖励才会完成发放。

· 只要有一个 Se 审查者提供了计算证明不通过的否决证明，并且否决证明被下一轮的 Se 审查者证实，则 前一轮的审查者中认为计算证明有效的用户将被没收审查保证金。

4. 存储免费

存储事件在N中的流程为：

· 矿工完成注册，待命

· 用户提交存储订单，并根据存储协议质押相应数量的N

· 存储协议将任务分配给被随机选中的矿工小组，矿工抵押N 保证金。

· 用户的文件上传到矿工小组中，所有矿工均提交复制证明和时空证明

· 用户获得文件的分配表，可以据此查看文件的存储状态

· 用户可以通过持有N 生成的交易代币下载文件。

用户每存储一定量的文件一段时间，都需要质押一定量的N 币相同的时间。当用户不再存储此文件时，通过删除操作，这部分N 币可以原数释放。

5. 存储分片子链

分片是指网络的整个状态被分割成一系列被称为分片的分区，每个分区包含自己独立的状态及交易历史记录。 特定的节点一定时间内只为不同的分片并行处理交易，从而允许在所有分片中处理的交易吞吐量比在单个分片中 处理所有交易要高得多。

分片按照深入层次可以分为网络分片、交易分片和存储分片三种，这是一个递进的过程。N的存 储分片方案主要由两部分构成：信标链和分片链，两者通过交联（Cross-Link）联系，分片之间通过信标链实现跨 片交易。

N分片链上采用了可以并行对不同高度的区块积累 BLS 签名的 DAG 技术，是一种具备最终性和 拜占庭容错的高效共识机制。在片内业务场景下，分片最终性即为完全最终性。

一旦矿工被信标链矿工管理合约分配到某个分片委员会中，矿工将按照顺序成为某个一阶段的代表性消息发 出者。当矿工发出的代表性消息经过分片内⅔以上的矿工直接或间接地批准后，分片出块矿工就可以将其阶段内的所有消息打包成分片块，分片块当不涉及跨片业务时，一经发出便具备最终性，涉及跨片交易时则依赖信标链提供更准确的最终性，以确保状态一致性和原子性。

N将消息的确认过程和基于前者建立的区块顺序执行消息的过程分为异步的两个环节，这样的结 果就是：所有的代表性消息都是由一一对应的两个消息组成的，一个可以称作“排序消息”，另一个称作“执行 结果消息”。第一个消息的共识决定出块的顺序，交易的将严格按照此共识顺序执行。

在这个过程中，不同的的代表性消息可以并行地积累来自其他矿工的 BLS 签名，实现了分片内的并行出块和 最终化进程，进一步提高了整体的扩展性。分片块最终被以交联的方式提交到信标链上进行全局最终的确认。

来源；区块网