IoTeX 平台——为可信物联网优化
本文是 IoTeX 主网 GA 公告系列的第 5 部分。在 2020 年 5 月期间，我们将陆续分享主网 GA 的其他组成部分，包括新的代币经济学、治理和技术。有关主网 GA 的更多信息，请访问 IoTeX 论坛。
IoTeX 平台：为主网 GA 全新升级
自 2017 年 IoTeX 成立以来，我们的使命一直是打造可信物联网（Internet of Trusted Things）——一个开放的生态系统，让所有人和机器都能以有保障的信任、自由意志和隐私进行交互。在过去两年多的时间里，IoTeX 平台在这一使命的指引下从零开始构建。从最初的几行代码开始，如今它已发展成为全球最安全、性能最强、最去中心化的平台之一。
IoTeX 不仅仅是一条区块链——它是一个完整的技术栈，由区块链、物联网中间件和开发者工具组成，旨在为可信应用赋能可信数据和可信设备。我们将构建端到端物联网解决方案（如 Ucam 和 Pebble Tracker）所积累的第一手经验，运用到 IoTeX 平台的全新升级设计中。现在，我们已经准备好邀请全世界在 IoTeX 上构建可信物联网！
在本文中，我们将介绍 IoTeX 平台的各个层级，以及指导其设计的核心原则。
IoTeX 平台详解
IoTeX 平台采用独特的模块化架构，以满足物联网相关用例的特殊需求。IoTeX 平台的核心目标是实现可信数据和可信设备，这意味着开发者无需重复这些复杂的工作。相反，开发者可以专注于构建业务逻辑、经济模型以及行业特定的组件，从而使其应用和服务与众不同。让我们逐层了解 IoTeX 是如何实现可信数据和可信设备的。
区块链基础设施
IoTeX 已构建了整个行业中速度最快、最安全的区块链之一，目前由 60 多位去中心化代表（Delegates）共同管理，并由我们自主研发的Roll-DPoS 共识机制驱动。IoTeX 区块链协议是开源的，从零开始构建，专门为支持大规模物联网场景而量身定制。在过去几个月中，我们对区块链进行了重大改进，包括将出块时间从 10 秒缩短至闪电般的 5 秒，并实现了即时最终性。
随着主网 GA 的到来，IoTeX 区块链将正式脱离以太坊实现独立，并引入全新的原生质押机制（nsv2）。这些都是 IoTeX 的重大里程碑——我们的网络现在将完全独立，并由原生 IOTX 币驱动。由于区块链是整个 IoTeX 网络信任的根基，我们坚信这一先进的区块链已经为大规模应用做好了准备。在后续章节中，我们将详细介绍当前及未来区块链设计的具体考量。
面向物联网的中间件
IoTeX 不仅在区块链方面表现出色，在我们针对物联网精心打磨的核心中间件组件方面同样出色。真正使 IoTeX 有别于其他平台的，是我们对实现可信设备和用户自有数据的中间件的专注
- 去中心化身份 (DID)： IoTeX 的去中心化身份框架使设备能够在区块链上注册身份——以便被发现和发现他人——并拥有自己的数据。人的“自我主权”（例如 Sovrin、uPort）已经很常见，但将这一概念扩展并赋予设备身份，为新的人机和机机应用场景打开了大门。并非所有 DID 都是一样的——IoTeX 的DID 规范无论对人还是设备都非常先进，并且正以令人兴奋的速度不断演进。
- 去中心化存储： 所有这些物联网数据……究竟都去了哪里？IoTeX 通过云端或去中心化存储提供灵活的存储选项，其中数据会被“哈希”上链，以实现可验证性和数据溯源。IoTeX 对静态和传输中的数据都实施了保护措施，我们正与 IPFS 团队密切合作，为Ucam开发去中心化加密存储，未来这一技术可扩展到其他“Powered by IoTeX”设备。欲了解更多详情，请参阅 IoTeX 在IPFS 峰会上的主题演讲。
- 机密计算：一旦我们拥有了自己的数据，最后一步就是构建能够在保持完全隐私的同时利用这些数据的应用程序。通过利用安全硬件，IoTeX 实现了对加密数据的隐私保护计算，从而开启以用户为中心的应用程序的未来。“不要把数据带到代码那里，而要把代码带到数据那里。”
开发者工具与 API
IoTeX 在过去几个月以及未来的另一个重点，是让在 IoTeX 上进行开发对开发者和企业来说变得直观、高效且有趣。我们很幸运能与物联网标准组织（例如 IIC、IEEE）、企业（例如 Nordic Semiconductor、Tenvis）以及开源技术（例如 IPFS、ThingsBoard）合作，使所有区块链基础设施和中间件都能被各技能水平的开发者访问和使用。我们迫不及待想看到你将构建出什么！
- 物联网边缘预言机： 内部数据预言机，用于将注册设备的真实世界数据传输到区块链，以端到端信任的方式在智能合约中使用（白皮书即将发布）。
- 物联网数据仪表盘： 与ThingsBoard集成，这是一款强大的开源数据可视化工具，可用于创建你自己的物联网仪表盘。敬请期待像Pebble Tracker这样的 IoTeX 设备即将推出的精美仪表盘！
- 智能合约工具： 全新升级的 IoTeX 命令行工具（ioctl）具备智能合约部署功能，并计划与Truffle等智能合约工具集成。
IoTeX 区块链——设计指导原则
1) 多用途与模块化区块链
IoTeX 有幸经常与从小型开发团队到大型企业、乃至机构联盟等各方讨论各种隐私和物联网相关的应用场景。共同点是，每个人都希望获得强大的开箱即用核心功能，并具有高度的灵活性和可定制性——即一个多用途、模块化的平台。正如我们在最近的Pantheon公告中所分享的，IoTeX 现在提供 IoTeX 协议的许可型和非许可型实现，但作为一个多用途平台，我们未来的目标远不止于此。
两千多年前，亚里士多德将第一性原理定义为“事物得以被认知的首要基础”。这同样适用于 IoTeX——通过探索第一性原理，我们已经定义了区块链系统的基本要素和核心构成。结果发现，几乎所有区块链所做的事情都可以归纳为一组模块，如下图所示。
区块链的高层结构
让我们来了解一下这个高层结构：通信模块从 P2P 网络中提取消息（例如交易），并将原始材料传递给索引器和验证器，它们紧密合作，以可信且可靠的方式摄取信息——可以把它们看作是数据处理器，多个处理器可以级联形成一条数据管道。为了形成闭环，铸造器模块基于索引器可信的输出创建新区块，而API则将索引器的数据封装起来，为各种Dapp提供服务。
这种高度抽象的视角在设计区块链时非常有用。例如，对于我们的公链，铸造器实现了 Roll-DPoS，而验证器则基于账户和区块的状态进行工作。对于需要许可环境的联盟链，验证器将利用证书颁发机构（CA）和证书信息，而铸造器可能实现各种共识方案，例如 Kafka 或 Raft。值得注意的是，根据应用场景的不同，这些组件是可以被省略的。对于仅为应用提供服务的区块链节点，可以省略铸造器和索引器/验证器。对于不为应用提供服务的代理节点，可以省略 API。真正做到量身定制、模块化！
2) 开闭原则
在面向对象编程中，开闭原则是众所周知的，它指出“软件实体（类、模块、函数）应该对扩展开放，对修改关闭”。换句话说，一个实体应该允许在不修改其源代码的情况下扩展其行为。
在最抽象的层面上确定了区块链的核心组件之后，我们开始按照开闭原则，以 IoTeX 特有的方式对每个单独及整体组件进行详细设计。最终形成了这一精美的架构设计，它将首次作为主网 GA v1.0 的一部分被实例化。
区块链是一个了不起的工具，可以在安全地维护账户和私钥的同时协调其他对象。IoTeX 区块链有三个重要的对象：BlockDao、BlockValidator 和 BlockMinter。（注：在面向对象编程中，对象之间有两种常见关系：“Is-A”（是一个）和“Has-A”（拥有一个）关系）。
BlockDao 是 BlockIndexer 的一个实例（可以把它看作是数据处理器），它将区块作为“事实来源”摄取，并输出账户信息。StateFactory 同样是 BlockIndexer 的一个实例，它摄取账户信息并输出更具体的状态，例如某个账户的默克尔树或余额链表。我们甚至可以根据需要将其他 BlockIndexer 实例连接到 BlockDao 或 StateFactory，以便将各种信息传递给 API，并最终传递给应用程序。例如，为了支持 IoTeX 投票网站和 Explorer，我们接入了多个 APU（动作处理单元，均为 BlockIndexer 的实例），用于从区块链上抓取信息，例如总供应量、投票和奖励等。
与此同时，StateFactory 也可以充当 BlockMinter 和 BlockValidator 的实例，为了简化说明，我们在此不作详细展开。在 Pantheon 中，我们计划实现不同的验证器/铸造器，以适应独特的企业环境并支持 Layer 2 活动。未来，一个铸造器和验证器或许可以从两条公链中摄取信息，并生成一个区块，以促进跨链交易！
接下来是什么？
IoTeX 平台已经达到了另一个关键里程碑——完全独立、为物联网进行了优化、性能比以往任何时候都更强，并为模块化和开发者友好性进行了重新架构。但工作永不止步！在未来几年，我们的目标是与建设者们直接合作，以迭代的方式改进我们的平台，支持更广泛、更深入的应用生态。我们的主网 v1.0 已经支持了诸如 Ucam 和 Pebble Tracker 这样开创先河的设备，未来一片光明，而 IoTeX 才刚刚起步。
“保持极度开放的心态” — 瑞·达利欧（Ray Dalio）
这是瑞·达利欧提出的最重要的原则之一，强调开放的心态和极度透明对于快速成长和有效变革具有不可估量的价值。IoTeX 团队每天都在践行这一原则，我们乐于接受来自开发者的所有反馈和建议。让我们携手将“可信物联网”的愿景变为现实。
欲了解更多信息，请参阅官方 主网 GA 论坛帖子。
关于 IoTeX
IoTeX 成立于 2017 年，是一个开源平台，致力于构建 可信物联网（Internet of Trusted Things）****——一个开放的生态系统，让所有“事物”——人类、机器、企业和 DApp——都能以信任和隐私的方式进行互动。IoTeX 拥有一支由 30 多位顶尖研究科学家和工程师组成的全球团队，将区块链、安全硬件和机密计算相结合，以支持下一代物联网设备、网络和经济。IoTeX 将通过“逐块连接物理世界”来赋能未来的去中心化经济。