區(qū)塊鏈的發(fā)展為未來世界帶來無限可能，然而由于應(yīng)用以及技術(shù)的局限性，物理世界和鏈上數(shù)字世界還相對隔離，鏈外的實物資產(chǎn)和數(shù)字資產(chǎn)很難上鏈，這是區(qū)塊鏈的 First Mile 難題。
NUChain 創(chuàng)新性地提出了區(qū)塊鏈新五層架構(gòu)，定義了區(qū)塊鏈通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（BNP），結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的技術(shù)，基于 TCP/IP 協(xié)議，詳細(xì)設(shè)計了 BNP 協(xié)議的框架、協(xié)議、內(nèi)容等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有望成為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐ㄓ脜f(xié)議。同時，NUChain 設(shè)計了支持 BNP 協(xié)議的 NUCBox、NUCRouter、NUCSDK等區(qū)塊鏈硬件產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)鏈外資產(chǎn)上鏈，從而解決區(qū)塊鏈的 First Mile 難題。另外，NUChain 獨創(chuàng)的 PoC 共識機制更加公平合理，保障普通節(jié)點的權(quán)益， PoSt云挖礦和 AI 數(shù)據(jù)價值發(fā)現(xiàn)模型讓數(shù)據(jù)的提供者有了直接獲益的方法，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的民主。
實體經(jīng)濟中的各個傳統(tǒng)企業(yè)，基于 NUChain 能較好地實現(xiàn)區(qū)塊鏈轉(zhuǎn)型，將實體資產(chǎn)成功上鏈，成為加密數(shù)字資產(chǎn)在全世界各地交易。NUChain 逐步完成實體的自由映射、數(shù)據(jù)的自由交易、價值的自由流通，進而形成一個分布式數(shù)字資產(chǎn)生態(tài)。
鏈外資產(chǎn)上鏈機制
鏈外資產(chǎn)包括鏈外的實物資產(chǎn)和數(shù)據(jù)資產(chǎn)，本章重點介紹鏈外資產(chǎn)分類、身份管理、資產(chǎn)識別與認(rèn)證、資產(chǎn)確權(quán)與交易、資產(chǎn)登記與共識記賬、資產(chǎn)安全等。
鏈外資產(chǎn)上鏈的基礎(chǔ)框架如下：
鏈外資產(chǎn)上鏈的基本流程如下：
1. 鏈外資產(chǎn)分類
AOB（Assets Off Block chain）鏈外資產(chǎn)，是指還未上鏈的物理世界的實物資產(chǎn)和數(shù)字世界（網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用系統(tǒng)）的數(shù)字資產(chǎn)。
· 實物資產(chǎn)：物理世界的所有實物都可以稱之為實物資產(chǎn)，包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能電子設(shè)備、智能操作終端、智能家用電器設(shè)備等等，也包括工業(yè)機器和工業(yè)機器人。實物資產(chǎn)上鏈的前提條件是具有物理感知層，能夠被感知，比如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和工業(yè) 4.0 設(shè)備都具備這個特性。
· 數(shù)字資產(chǎn)：數(shù)字世界的所有數(shù)據(jù)都可以稱之為數(shù)字資產(chǎn)。按照當(dāng)下主要的應(yīng)用數(shù)據(jù)分類，包括 SQL、NO SQL、Big Data、App 等各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和用戶終端數(shù)據(jù)。
2. 身份認(rèn)證
2.1 身份標(biāo)識
NUChain 為每個接入層設(shè)備都標(biāo)識了 Device ID，同時為每個設(shè)備安裝一個硬件芯片（包含硬錢包與私鑰），Device ID 即為設(shè)備的身份標(biāo)識。
身份標(biāo)識將采用 EPC（Electronic Product Code 產(chǎn)品電子代碼）編碼體系進行編碼，由一個版本號加上另外三段數(shù)據(jù)（域名管理者、對象分類、序列號）組成的一組數(shù)字。EPC 碼采用 96 位（二進制）編碼，可以為“2.68 億個公司*1600 萬個種類*680 億的獨立產(chǎn)品”進行編碼，形象的說可以為地球上的每一粒大米賦一個唯一的編碼。EPC 編碼體系足夠支撐未來海量設(shè)備接入，每個設(shè)備都可以賦予一個全球唯一編碼。
2.2 身份驗證
當(dāng)接入層設(shè)備注冊激活時，生成一對密鑰，綁定設(shè)備 Device ID 及注冊信息，然后用自己的私鑰進行簽名，并同時公布對應(yīng)的公鑰，其他節(jié)點根據(jù)該設(shè)備公布的公鑰對簽名進行驗證，通過后驗證完成，即可上鏈。未來設(shè)備向鏈上發(fā)送或者更新數(shù)據(jù)時，只需驗證私鑰簽名即可。
3. 資產(chǎn)識別
鏈外資產(chǎn)可以通過物理層進行標(biāo)識，通過接入層感知設(shè)備識讀數(shù)據(jù)。常用的物理層包括二維碼、RFID 標(biāo)簽、攝像頭、GPS、傳感器、M2M 終端、生物識別等，感知設(shè)備包括手持機、識讀器、平板、手機、智能終端、檢測設(shè)備等。
接入層感知設(shè)備主要通過 RFID 射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、二維碼技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)、GPS 定位技術(shù)、聲音及視覺識別技術(shù)、生物特征識別技術(shù)等，實現(xiàn)鏈外資產(chǎn)的資產(chǎn)識別與信息采集。以 RFID 資產(chǎn)識別為例，如下圖：
4. 資產(chǎn)確權(quán)
對于鏈外的資產(chǎn)，需要進行確權(quán)認(rèn)證。需要證明在某節(jié)點登記的資產(chǎn)，歸屬權(quán)屬于該節(jié)點身份 Device ID。只有確權(quán)的資產(chǎn)，在節(jié)點登記并存儲，才具備進行權(quán)屬交易的資格。
NUChain 將采用零知識證明機制，對上鏈前的鏈外資產(chǎn)進行確權(quán)。
設(shè) Hash 函數(shù)H滿足隨機預(yù)言機，其輸出值長度為n，統(tǒng)計零知識的證明成立，資產(chǎn)確權(quán)。
當(dāng)資產(chǎn)進行交易，權(quán)屬轉(zhuǎn)移時，采用非交互零知識證明。即通過利用一個雙方共享的公用隨機串（比如第三方支付、第三方物流、保險等）來實現(xiàn)零知識證明，確定權(quán)屬轉(zhuǎn)移完成，資產(chǎn)重新確權(quán)，綁定收貨方。
5. 資產(chǎn)登記---節(jié)點登記
已經(jīng)確權(quán)的資產(chǎn)，可以在節(jié)點進行登記。
登記的信息包括時間戳、內(nèi)容索引、關(guān)聯(lián)信息、存儲地址等，以及對應(yīng)的節(jié)點Device ID、確權(quán)信息等。完成確權(quán)并登記的資產(chǎn)，存儲在節(jié)點設(shè)備中。
6. 共識記賬---鏈上登記
鏈外資產(chǎn)在確權(quán)完成后，隨即在全網(wǎng)廣播，通過相應(yīng)的共識機制進行記賬，將該資產(chǎn)的信息基于 BNP 協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，在公鏈全網(wǎng)記賬。賬本不記錄資產(chǎn)的全部數(shù)據(jù)，主要記錄資產(chǎn)的權(quán)屬信息、內(nèi)容索引、身份 ID、存儲地址等。
BNP 協(xié)議并不指定共識機制，而是根據(jù)設(shè)備安裝的挖礦軟件所采用的共識機制進行記賬，并在達成共識后將數(shù)據(jù)上鏈。
7. 權(quán)屬交易
鏈外資產(chǎn)完成確權(quán)和上鏈登記后，可以進行資產(chǎn)交易。資產(chǎn)交易的本質(zhì)是權(quán)屬的轉(zhuǎn)換，買賣雙方發(fā)起一個資產(chǎn)交易的智能合約，買方支付資產(chǎn)購買的代幣費用，賣方將資產(chǎn)權(quán)屬轉(zhuǎn)給買方，系統(tǒng)自動完成交易。
資產(chǎn)權(quán)屬轉(zhuǎn)移的過程，就是將經(jīng)過確權(quán)的資產(chǎn)賬本，解除原來的賣方身份 ID綁定，重新綁定買方的身份 ID。同時存儲在賣方節(jié)點的數(shù)字資產(chǎn)數(shù)據(jù)，點對點傳輸至買方的節(jié)點設(shè)備，如果是 IPFS 存儲的數(shù)據(jù)，則無需轉(zhuǎn)移。
對于實物資產(chǎn)，需要完成實物資產(chǎn)交付的智能合約，再完成購買資產(chǎn)的代幣支付合約。資產(chǎn)權(quán)屬的轉(zhuǎn)移需要對資產(chǎn)重新進行確權(quán)，我們在資產(chǎn)權(quán)屬轉(zhuǎn)移的過程中采用非交互零知識證明，引入來自于可信第三方的公共參考串（比如第三方物流），完成資產(chǎn)的重新確權(quán)。
8. 資產(chǎn)安全
鏈外資產(chǎn)上鏈的另一個核心問題，是資產(chǎn)的安全問題。
NUChain 在最新提出的五層架構(gòu)設(shè)計中，在物理層、接入層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層及應(yīng)用層每一層都結(jié)合最新的安全技術(shù)，從身份識別、訪問控制、代碼審計、智能合約編程安全、錢包安全、防 Ddos 攻擊、數(shù)據(jù)加密、多重簽名、私鑰管理、防火墻、標(biāo)識防偽等各個方面進行安全防護，如下圖：
在此基礎(chǔ)上，為了確保鏈外資產(chǎn)上鏈的安全，NUChain 從身份認(rèn)證、資產(chǎn)確權(quán)、加密驗證、記賬驗證、安全機制等方面，全方位的確保資產(chǎn)在認(rèn)證、確權(quán)、登記、權(quán)屬轉(zhuǎn)移、記賬等整個上鏈過程中的資產(chǎn)安全。主要的安全防范措施包括：
9. 應(yīng)用范例
我們以一個應(yīng)用場景為例，來介紹鏈外資產(chǎn)上鏈并交易的過程：
1） 身份認(rèn)證：Ailice 購買了一個可以上鏈的行車記錄儀（支持 BNP、PoC）， 首先激活記錄儀，生成一對密鑰綁定記錄儀的 Device ID，同時在鏈上認(rèn)證。
2） 資產(chǎn)識別、確權(quán)登記、共識記賬：Ailice 將一段時間行車記錄儀的數(shù)據(jù)通過云存儲技術(shù)存儲在云盤上。同時，Ailice 發(fā)出上鏈記賬申請，在行車記錄儀對數(shù)據(jù)確權(quán)并登記以后，數(shù)據(jù)上鏈達成 PoC 共識后記賬，礦工獲得挖礦獎勵。 由于 Ailice 是數(shù)據(jù)的提供者，她成為礦工出塊的幾率最高。
3） 權(quán)屬交易：當(dāng)某個數(shù)據(jù)的使用者，比如保險公司，想調(diào)用此類數(shù)據(jù)的時候，智能合約自動匹配交易，通過 AI 數(shù)據(jù)價值發(fā)現(xiàn)模型函數(shù)計算交易費用，交易完成后保險公司獲得了數(shù)據(jù)確權(quán)，Ailice 獲得了數(shù)據(jù)使用的收益。
鏈外資產(chǎn)上鏈通用協(xié)議 BNP
為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的身份、地址、安全、格式、價值上鏈，解決制約區(qū)塊鏈發(fā)展的 First Mile 問題，我們提出了 BNP（Block chain Network Protocol）區(qū)塊鏈通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
TCP/IP 協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)終端如何接入互聯(lián)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)如何在設(shè)備之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，而我們提出的 BNP 區(qū)塊鏈通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義了區(qū)塊鏈生態(tài)中鏈外資產(chǎn)如何上鏈以及數(shù)據(jù)如何在節(jié)點之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。上鏈的關(guān)鍵是標(biāo)識實物產(chǎn)品的身份，通過 BNP 通用協(xié)議，把鏈外資產(chǎn)的唯一屬性寫進通訊包，明確其身份幫助鏈外資產(chǎn)上鏈。實物上鏈之后，提供大量數(shù)據(jù)，后續(xù)的應(yīng)用才能開展。
BNP 協(xié)議是一個通用的二進制代碼級別的應(yīng)用級網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，BNP 基于TCP/IP 并在二進制代碼級別定義通用區(qū)塊鏈的 TCP/IP 數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，區(qū)塊鏈賬本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，區(qū)塊鏈賬本共識算法及其交易安全。BNP 協(xié)議層支持服務(wù)尋址、共識計算、加密驗證、分布式存儲以及通用協(xié)議包括 TCP/IP 協(xié)議、P2P 通訊協(xié)議、物聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議、數(shù)字錢包協(xié)議、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議等。BNP 協(xié)議具備三種功能：一是創(chuàng)建進程到進程的通信，而是在傳輸層提供控制機制，三是負(fù)責(zé)為應(yīng)用程序提供連接機制。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)送或更新的數(shù)據(jù)需要通過傳輸層上傳到鏈上，網(wǎng)絡(luò)傳輸層把這些數(shù)據(jù)打包，按照 BNP 格式進行封裝，按照獨特格式比如 TCP 或 UTP 格式傳輸，向鏈內(nèi)廣播達成共識，登記確權(quán)記賬。如果該資產(chǎn)發(fā)生交易，需要修改鏈外資產(chǎn)信息，是通過接入層設(shè)備將交易時間戳和交易信息等寫入，如果是 RFID，該設(shè)備會更新 RFID 標(biāo)簽內(nèi)信息。
1. BNP 協(xié)議架構(gòu)
1.1 BNP 之傳輸協(xié)議
物聯(lián)網(wǎng)既然是一個網(wǎng)絡(luò)，那自然需要一個統(tǒng)一的協(xié)議基礎(chǔ)，就像是互聯(lián)網(wǎng)需要 TCP/IP 一樣。在核心層面，由于物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，同樣基于 TCP/IP；在接入層面，協(xié)議有很多類別，基本由三大部分組成：
· 內(nèi)網(wǎng)協(xié)議 RFID、NB-IoT、LORA、eMTC、Zigbee、Bluetooth；
· 外網(wǎng)協(xié)議 Wi-Fi、2G、3G/4G、5G、LTE；
· 支持邊緣計算網(wǎng)絡(luò)的 TSN、SDN、NFV 等網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議。
1.2 BNP 之 IP 協(xié)議架構(gòu)
BNP 的 IP 協(xié)議主要功能是提供尋址和路由、傳遞服務(wù)和數(shù)據(jù)包的分片和重組。它的構(gòu)成由固定部分、可變部分和 BNP 數(shù)據(jù)部分組成，如下圖所示：
IP 版本：如果為 4（0100）則為 IPv4；如果為 6（0110）則為 IPv6
其固定部分與可變部分的解釋可參照標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 協(xié)議。關(guān)于 BNP 數(shù)據(jù)部分的解釋可參照“數(shù)據(jù)報格式”部分。
1.3 BNP 之加密與驗證
利用橢圓曲線加密算法生成密鑰對，密鑰對包括一個私鑰和由其衍生出的公鑰。私鑰用于發(fā)送數(shù)據(jù)時的數(shù)字簽名，公鑰用于驗證數(shù)據(jù)的來源。數(shù)字簽名保證了鏈上、鏈下數(shù)據(jù)的一致性，防止數(shù)據(jù)被惡意篡改。
當(dāng)內(nèi)置了私鑰的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，向鏈上發(fā)送或者更新數(shù)據(jù)時，用自己的私鑰對數(shù)據(jù)進行簽名，并同時公布對應(yīng)的公鑰。其他節(jié)點根據(jù)發(fā)送或者更新的數(shù)據(jù)以及該設(shè)備公布的公鑰對簽名進行驗證。只有擁有能產(chǎn)生這種公鑰的私鑰擁有者才能對要發(fā)送的信息生成特定簽名。從而可以驗證數(shù)據(jù)由某個設(shè)備發(fā)出，并且該設(shè)備無法篡改已發(fā)送的信息。
1.4 BNP之分布式服務(wù)
BNP分布式服務(wù)模型充分體現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈”的特點，它的事實標(biāo)準(zhǔn)其實就是一一個分布式服務(wù)系統(tǒng)。BNP讓上鏈的任意多個節(jié)點通過所定義的數(shù)據(jù)報中所包含的Hash值，簽名及錢包ID具備了ACID （Atomicity， Consistency， Isolation，Durability） 特性。上鏈的節(jié)點不可定位且由不同用戶維護，我們并不能保證每次訪問NUChain都能獲得數(shù)據(jù)，所以它同時具備BASE理念（ Basically Available，Soft-state， Eventual Consistency）。
分布式日志（Distributed Log）作為BNP去中心化日志系統(tǒng)使用。其構(gòu)架如下：
1.5節(jié)點端的鏈路拓?fù)漕愋?/p>
節(jié)點端的鏈路拓?fù)浠痉譃槎N不同類型：星型拓?fù)浜忘c對點拓?fù)洌缦聢D：
星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由一個叫做 PAN 主協(xié)調(diào)器的中央控制器和多個從設(shè)備組成。主協(xié)調(diào)器必須為一個具有完整功能的設(shè)備，從設(shè)備既可為完整功能設(shè)備也可為簡化功能設(shè)備。在實際應(yīng)用中根據(jù)具體情況，采用不同功能的設(shè)備，合理地構(gòu)造通信網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)通信中，通常將這些設(shè)備分為起始設(shè)備或者終端設(shè)備，PAN 主協(xié)調(diào)器既可以作為起始設(shè)備、終端設(shè)備，也可以作為路由器，是 PAN 網(wǎng)絡(luò)的主控制器。在任何一個拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)上，所有設(shè)備都有一個唯一的 64 位長地址碼，該地址可以在 PAN 中用于直接通信，或者當(dāng)設(shè)備之間已經(jīng)存在連接時，可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)?16 位短地址碼分配給設(shè)備。PAN 主協(xié)調(diào)器是主要的耗電設(shè)備，而其他從設(shè)備經(jīng)常采用電池供電。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常在家庭自動化、PC 外圍設(shè)備、玩具、游戲以及個人健康檢查方面得到應(yīng)用。
在點對點拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，同樣也存在一個 PAN 主設(shè)備，但該網(wǎng)絡(luò)不同于星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)中的任何一個設(shè)備都可以與其通信范圍內(nèi)的其他設(shè)備進行通信。點對點拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠構(gòu)成較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，例如網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種點對點拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在工業(yè)監(jiān)測和控制，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、供應(yīng)物資跟蹤、農(nóng)業(yè)智能化以及安全監(jiān)控等方面都有廣泛的應(yīng)用。一個點對點網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議可以是基于 Ad Hoc 技術(shù)，也可以是自組織式的和自恢復(fù)式的。并且，在網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備之間發(fā)送消息時，可通過多個中間設(shè)備中繼的傳輸方式進行傳輸，即通常稱為多跳的傳輸方式。每個獨立的 PAN 都有一個唯一的標(biāo)識符，利用 PAN標(biāo)識符，可以使用短位地址進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信，并且可激活 PAN 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信。
2.BNP 協(xié)議技術(shù)
設(shè)計 BNP 的目的是使網(wǎng)絡(luò)不受任何單一網(wǎng)絡(luò)的限制，更安全高效的通信。其基本思維基于互聯(lián)網(wǎng) TCP/IP 協(xié)議，同時 BNP 主要以 IEEE802.15.4 為重點。
2.1 鏈路層傳輸規(guī)約
2.1.1 鏈路層服務(wù)模型
對于鏈路層的要求，BNP 是非常適度的。其基本要求是單節(jié)點可以發(fā)送一個有限大小的數(shù)據(jù)報到其通信范圍內(nèi)的另一個節(jié)點（即一個單播包）?？紤]到數(shù)據(jù)報在低功耗無線鏈路上傳輸?shù)牟豢煽啃裕珺NP 沒有對可靠性的期望，對可達性也沒有一個明確定義的界限。在有線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點的插入以及是否接入某個鏈路都是很清楚的，通常在以太網(wǎng)上的所有節(jié)點都可以相互通信。在低功耗無線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點 A 和節(jié)點 C 都可以與節(jié)點 B 通信，但是節(jié)點 A 與節(jié)點 C 未必就能通信。
BNP 對于鏈路的要求可以放寬到一個假設(shè)，即節(jié)點 A 在一段時間內(nèi)，有一組節(jié)點可能是 A 可達到的。這組節(jié)點為 A 的單跳鄰居。另一方面節(jié)點 A 可以向本地廣播數(shù)據(jù)報，這些數(shù)據(jù)報可能會被節(jié)點 A 的單跳鄰居中的所有節(jié)點所接收。
對于 IEEE802.15.4MAC 層定義的四種類型的幀（數(shù)據(jù)幀，確認(rèn)幀，MAC 層命令幀，信標(biāo)幀，BNP 只關(guān)心其數(shù)據(jù)幀，用于攜帶 BNP 適配層定義的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）， 其 PDU 又包含嵌入式的 IPv6 數(shù)據(jù)報（或其中的一部分）。
2.1.2 鏈路層編址
鏈路層必須對全球唯一編址有一定的概念。一個地址唯一標(biāo)識一個節(jié)點的事實，并不意味著它能全球定位某個節(jié)點，即鏈路層地址是不可路由的，它本身并不用于確定一個節(jié)點是在相同或不同的網(wǎng)路中。數(shù)據(jù)幀包含源地址和目的地址。接收器根據(jù)目的地址來決定該幀是否當(dāng)被該節(jié)點接收，或者應(yīng)該路由到另一個不同節(jié)點。源地址主要用于查找有關(guān)鏈路層安全的密鑰信息，同時在數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)中也可能發(fā)揮作用。BNP 節(jié)點擁有 8B 的 EUI-64 標(biāo)識符。
2.1.3 鏈路層管理和操作
BNP 對數(shù)據(jù)的機密性和完整性有極高的要求，強大的鏈路層安全機制是 BNP協(xié)議的一個重要組成部分。為此提供用于加密包括密鑰標(biāo)識在內(nèi)的消息完整性檢查機制可以在每一個數(shù)據(jù)幀中消耗 30B 的額外空間。至于 IEEE802.15.4MAC 層其他的強大功能，BNP 努力保持中立立場。BNP 允許使用 IEEE802.15.4 的信標(biāo)使能網(wǎng)絡(luò)。
BNP 運行在無信標(biāo)模式下，通過 IEEE802.15.4 基于競爭的信道接入方式執(zhí)行無線介質(zhì)訪問控制，IEEE802.15.4 稱此為非時隙的 CSMA/CA。
2.2 BNP 基本格式
BNP 基本格式如下圖：
不同的報頭按以下順序使用：
· 地址：網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)報頭，攜帶 L2 初始源地址和目的地址以及跳數(shù)，其后是BNP 的 PDU。
· 逐跳處理：本質(zhì)上是 L2 逐跳選項的報頭，其后是 BNP 的 PDU.
· 目的地處理：分段的報頭，攜帶片段，可能在已通過多個 L2 跳傳輸后，需要在目標(biāo)節(jié)點重新組合成一個 BNP 的 PDU。
· 有效載荷：攜帶 L3 數(shù)據(jù)報的報頭。
BNP 在每一個 PDU 的開頭使用一個分派字節(jié)，以識別其自身的類型。PDU部分的報頭，需要定義組網(wǎng)的類型 3 個字節(jié)［0:2］，共識模型［3:5］，及區(qū)塊鏈的其他分派（如加密算法類型）［6:7］）。
2.3 BNP 數(shù)據(jù)報格式
BNP 協(xié)議的數(shù)據(jù)報打包了 Token 擴展信息、目標(biāo)地址、設(shè)備編碼、哈希頭、數(shù)據(jù)包、價值函數(shù)等數(shù)據(jù)，其中 Token 擴展信息包括哈希值、TCP/IP 數(shù)據(jù)包、簽名、錢包 ID、設(shè)備 ID、服務(wù) ID、校驗碼等，如下圖：
2.4 BNP 編址
地址需要加密和驗證，加密采用私鑰簽名驗證的虎符驗證機制，參考 4.1.3。
一個 IP 適配層通常涉及至少兩種地址：鏈路層（L2）地址和 IP（L3）地址。
BNP 在鏈路層支持兩個地址格式：64 位的 EUI-64 地址和動態(tài)分配的 16 位短地址。
64 位的前綴和一個 64 位的 EUI-64 地址：
16 位短地址：
2.4 轉(zhuǎn)發(fā)和路由
數(shù)據(jù)報在 BNP 中的傳輸往往需要經(jīng)過多次多級無線跳。這個過程必然涉及到：轉(zhuǎn)發(fā)和路由。這兩個過程都可以在 L2 或 L3 層被執(zhí)行。路由通常涉及一個或多個路由協(xié)議，路由協(xié)議在每一個 BNP 節(jié)點上填寫路由信息庫（RIB）。通常 RIB可以被簡化為一個用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)信息庫（FIB）。一些路由協(xié)議主動地填寫 FIB，即 FIB 應(yīng)始終包含每個可被實際轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報的一個條目，而另一些路由協(xié)議只有在數(shù)據(jù)報到達時才填補 FIB 中的空白。
BNP 采用“單臂路由”如下圖所示：
當(dāng)路由和轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)生在第 2 層是，它們的執(zhí)行是基于第 2 層地址的，也就是64 位 EUI-64 地址或者 16 位短地址。
L2 層轉(zhuǎn)發(fā)，ISA100 標(biāo)準(zhǔn)定義了一個這樣的路由協(xié)議，以及一些數(shù)據(jù)鏈路層的擴展，所以 L2 層上發(fā)生的路由和轉(zhuǎn)發(fā)對于 BNP 適配層基本上是透明的，如下圖所示：
如果鏈路轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)生在 BNP 適配層（如下圖），我們則需要解決如下問題：鏈路層報頭描敘了當(dāng)前 L2 層的跳的源地址和目的地址。為了將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到其最終目的的節(jié)點的 L2，我們就需要知道最終目標(biāo)地址。此外還需要知道源節(jié)點L2 的地址。
3. 存儲機制
鏈外資產(chǎn)上鏈主要包括兩種存儲方式，本地化存儲和云存儲。BNP 協(xié)議支持各種云存儲應(yīng)用如 IPFS、DMFS 等分布式存儲技術(shù)。這些技術(shù)的主要特點是定義了文件在分布式系統(tǒng)中如何存儲、索引和傳輸，目標(biāo)是通過一個文件系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備連接起來。在傳統(tǒng)的 HTTP 協(xié)議中，文件資源通過資源標(biāo)識符來索引，而在分布式文件系統(tǒng)中，文件將根據(jù)內(nèi)容來進行索引。每個文件將會根據(jù)內(nèi)容來進行哈希映射從而得到一個獨特的指紋，文件將根據(jù)這個指紋來進行索引。
4. 共識機制
BNP 協(xié)議支持共識熱插拔。
由于目前大部分區(qū)塊鏈之間的數(shù)據(jù)是不互通的，為了讓數(shù)據(jù)在各鏈之間流轉(zhuǎn)，BNP 協(xié)議支持多種共識記賬，比如 PoW、PoS、DPoS、PoC、PBFT、PoSt 等。鏈外資產(chǎn)通過這些共識機制，可以在不同的鏈上記賬。
5. 邊緣計算
接入層設(shè)備作為邊緣計算節(jié)點 ECN（Edge CompuTIng Node），功能主要包括三層：基礎(chǔ)資源層、虛擬化層、邊緣虛擬服務(wù)層。功能如下圖：
邊緣計算的核心是異構(gòu)計算 HC（Heterogeneous CompuTIng），是邊緣側(cè)關(guān)鍵的計算硬件架構(gòu)。邊緣設(shè)備既要處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，同時也要處理非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，因此采用異構(gòu)計算，將不同類型指令集和不同體系架構(gòu)的計算單元協(xié)同起來，以充分發(fā)揮各種計算單元的優(yōu)勢，實現(xiàn)性能、成本、功耗、可移植性等方面的均衡。
NUChain 將采用 OpenCL 的 GPU 和多核 CPU 的異構(gòu)計算。我們知道 CPU 和GPU 各有所長， CPU 擅長處理不規(guī)則數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和不可預(yù)測的存取模式，以及遞歸算法、分支密集型代碼和單線程程序，而 GPU 擅于處理規(guī)則數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和可預(yù)測存取模式。OpenCL 正是 GPU 和多核 CPU 融合與并行發(fā)展的連接橋梁。
鏈外資產(chǎn)上鏈共識機制
NUChain 采用獨創(chuàng)的 PoC（Proof Of ContribuTIon）貢獻值證明共識機制。PoC貢獻值證明，通過計算貢獻值進行挖礦計算，用戶只需下載客戶端軟件，通過有效認(rèn)證就有機會成為“礦工”。貢獻值包括提供有效數(shù)據(jù)、算法貢獻、以及活躍度、存儲資源、社區(qū)貢獻值（在線時間）等。通過 PoC 函數(shù)+加權(quán)計算達成共識，計算公式如下：
PoC 函數(shù)：有效 Data*25%+Algorithm*25%+存儲資源*20%+AcTIvity*15%+Online Time*15%. ?
有效 Data：經(jīng)過確權(quán)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，能夠驗證來源、真實性與有效性；
Algorithm：價值發(fā)現(xiàn)模型貢獻算法；
存儲資源：礦工當(dāng)前存儲使用量占網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前總存儲使用量的比例；
Activity：所提供的數(shù)據(jù)被使用的頻率作為活躍度的衡量；
OnlineTime：節(jié)點在線時長。
獎勵機制：當(dāng)?shù)V工發(fā)現(xiàn)了一個 PoC 區(qū)塊，出塊獎勵為 1000 個 NUC，每四年減半，直到出塊獎勵不足 1 個 NUC，按 1 個 NUC 計算，持續(xù)挖完。
PoC 共識機制是基于 AI 深度學(xué)習(xí)的機制，貢獻值越高的節(jié)點，擁有更高的挖礦概率。
· 基于 PoC 機制用 AI 深度學(xué)習(xí)方法實現(xiàn)節(jié)點共識，即：AI’s Law；
· 數(shù)據(jù)使用者發(fā)出請求并廣播，數(shù)據(jù)提供者將數(shù)據(jù)上鏈，通過 AI 深度學(xué)習(xí)進行匹配交易，實現(xiàn)有效數(shù)據(jù)貢獻。即：AI 數(shù)據(jù)價值發(fā)現(xiàn)，AI’s Rulebase。
鏈外資產(chǎn)上鏈應(yīng)用生態(tài)
鏈外資產(chǎn)上鏈以后，通過應(yīng)用體現(xiàn)其資產(chǎn)價值。應(yīng)用與實體經(jīng)濟的行業(yè)需求相結(jié)合，包括各種智能化場景、DApps 和商城，類似于我們?nèi)粘Ｊ褂玫母鞣N網(wǎng)站、App，比如有社交娛樂、電商購物、新聞瀏覽等各種不同的應(yīng)用場景，未來的可編程金融和可編程社會也將搭建在應(yīng)用層。應(yīng)用的大致流程如下：
當(dāng)數(shù)據(jù)使用者通過 DApps 發(fā)出應(yīng)用請求并廣播，數(shù)據(jù)的提供者通過對應(yīng)的智能合約進行匹配交易，達成共識后記賬。交易的函數(shù)是 AI 數(shù)據(jù)價值發(fā)現(xiàn)模型：
· 通過 AI 深度學(xué)習(xí)將數(shù)據(jù)進行清洗之后進行訓(xùn)練，定期進行一次學(xué)習(xí)得到最新的 AI 數(shù)據(jù)價值發(fā)現(xiàn)模型；
· 模型進行數(shù)據(jù)清洗、訓(xùn)練、之后得到價值發(fā)現(xiàn)模型，進行模型推斷、價值挖掘，最終形成 AI 價值指數(shù)。
DApps 部署、發(fā)布需要 NUC 幣，每次被調(diào)用資源需要支付 NUC 手續(xù)費。調(diào)用資源需要支付 NUC，價值互換通過 NUC 來結(jié)算。第一代產(chǎn)品應(yīng)用例子：食品安全溯源 QS360.com、供應(yīng)鏈金融錢到到 Caimomo.com.cn、農(nóng)產(chǎn)品 B2B 集采通平臺 91nongye.com、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng) suniot.com。NUChain 將在近期推出區(qū)塊鏈智能手機 NUCPhone，DApps 上線后計劃推出第二代產(chǎn)品：食品安全鏈 FSC，綠歷商城 Greenmarket。
未來 DApps 應(yīng)用將包括綠歷商城、供應(yīng)鏈金融、健康管理、智能家居管理、質(zhì)量安全溯源、區(qū)塊鏈餐廳、區(qū)塊鏈溯源等等應(yīng)用生態(tài)，可無限擴展。
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