解密全球第4大加密貨幣IOTA

綜述

綜述

綜述

1.1 項目簡介

IOTA是目前全球第四大加密貨幣。該項目提出初衷是為物聯網行業設計一套新型的交易結算及數據資產流通系統，它不同於其它區塊鏈項目，採用Tangle（纏結）架構，通過無區塊的DAG（有向無環圖）數據結構，構建服務於物聯網（IOT）的分佈式賬本。

1.2市場空間、行業痛點及產品構想

市場空間：

2017年以來，全球物聯網市場規模持續穩步增長，跨界應用不斷興起。物聯網由於其天然的分佈式特性，是區塊鏈技術理想的落地方向。而IOTA最初在2015年被提出的初衷，正是為了給物聯網應用行業賦能，簡化交易流程，尤其是解決小額交易的問題。隨著物聯網的持續發展，智能設備之間交互及資源共享需求愈發強烈。

行業痛點：

針對傳統物聯網行業： 在長期的發展及技術革新進程中，設備安全、個人隱私、架構僵化、通信兼容等等問題，成為了物聯網發展的主要瓶頸。

針對區塊鏈領域：交易手續費及由於獎勵機制引起的礦工及雇主間的矛盾始終是行業待解決的難題。通常情況下，礦工們會依據許多不同的標準對交易進行優先級排序，一般情況下費用是首要標準交易。

IOTA產品構想：

IOTA的出現，使得區塊鏈必須支付手續費給礦工的狀況得以扭轉，推出沒有區塊、沒有鏈、也沒有礦工的新技術Tangle(纏結）。 IOTA通過Tangle（纏結）技術，提供零交易手續費的服務。雖然網絡是隨機分佈在不同的設備上，但只要交易有效，整個網絡節點都會成為交易確認者。在IOTA，每個參與者都可以確認其他交易，交易發送者與交易驗證者兩個角色巧妙結合。

IOTA目標是將技術能力轉化為潛在服務，構建多樣化和開放的數據市場，以促進企業實體間的數據流動，並在公開市場上實時交易。同時，也真正意義上消除了區塊鏈的原生性限制，如交易費、可擴展性和算力集中化等問題。而IOTA的框架及理念，極大程度地迎合了物聯網時代的數據交換，加速了未來機器經濟時代的到來。

總體來說，IOTA框架中的零交易費用、極快的確認速度等優勢，極大程度地解決了物聯網行業的痛點，同時也打破了傳統區塊鏈行業的技術壁壘。

1.3應用場景及合作案例

根據IOTA生態基金會官網的介紹，在此做部分合作案例的列舉：

• IOTA已經與微軟、大眾、三星等集團在數據安全交易方面展開合作。

• IOTA基金會被東京市政府列入加速器計劃。

• IOTA與大眾汽車展開合作，雙方將合作開發聯網汽車分佈式技術。

• IOTA基金會與台北政府達成合作，共建智慧城市。

• IOTA和國際運輸創新中心（ITIC）宣布合作，共同開發自動駕駛汽車試驗台。

• 歐盟委員會批准IOTA和歐洲智慧城市聯盟共同致力於創建智能積極能源城市。

1.4基金會

非營利性IOTA基金會於2017年由Dominik Schiener（IOTA董事會聯合主席兼創始人）和David Sonstebo（IOTA創始人）在德國成立。該基金會也是德國第一個完全監管的非營利性基金會，以數字貨幣（IOTA代幣）作為資本（非初始分配，而是接受了約5％的總供應量作為捐款）。這筆代幣供應為IOTA基金會的捐贈基金。 IOTA基金會的主要目標是研究、開發、教育以及經濟的標準化建設。該基金會由正式章程管理，包括理事會，監事會和顧問委員會。

1.5團隊

根據官網介紹，主要團隊信息如下：

聯合創始人：

創始團隊：

顧問團隊：

總體來看，

• IOTA在官網中對團隊核心成員的信息披露較為完善，主要聯合創始人在Linkin等社交平台上的信息全面且更新及時。

• 團隊技術力量強大，其聯合創始人及白皮書作者Serguei Popov發表過多篇與IOTA核心技術Tangle相關的論文，根據目前了解的信息，整體開發技術團隊的科研背景雄厚。

• 1.6 Token分析

1.6 Token分析

• 初始代幣情況：

2015年11月，IOTA通過發行100%的通證進行了眾籌，IOTA通證總量恆定為2,779,530,283,277,761個，且永不增發，不需開採，無鎖倉機制。初創團隊未預留任何IOTA通證，因此團隊激勵不足的情況有可能存在。社區向非營利性IOTA基金會捐贈大約佔總量5％的IOTA通證來支持該項目的運營，基金會未公佈募集資金的分配情況。 IOTA其特有的交易零費用，無挖礦激勵，避免了礦工與使用者之間的利益衝突。

• 根據CoinMarketCap2019年1月31日數據顯示，目前IOTA價格為¥1.82

• IOTA項目整體市場表現：

點擊看大圖

根據Coinmarketcap 的全市場走勢圖來看，IOTA項目在2017 年末到2018年初衝到高點，頂部區域明顯，隨後價格回落，在2018 年4 月反彈過程中，成交量放量有限，反彈頂點甚至未達到頭肩形態的頸線阻力區。表明市場做多意願不夠強，整體價格走勢仍處於弱勢區間。

環境分析

2.1行業環境

歐洲智能係統集成技術平台(EPoSS)在《Internet of Things in 2020》報告中分析預測，未來物聯網的發展將經歷四個階段，2010年之前RFID被廣泛應用於物流、零售和製藥領域，2010- 2015年物體互聯，2015-2020年物體進入半智能化，2020年之後物體進入全智能化。而目前，正是整個物聯網行業從半智能轉向全智能化的關鍵節點。

而區塊鏈，作為物聯網領域中極其重要的一種落地形式，正處在爆發階段。據統計，截止2018年末，區塊鏈物聯網項目共計54個，涉及物聯網平台、智能製造、車聯網、農業、供應鍊等諸多領域，包括區塊鏈創業企業、供應鏈公司和互聯網巨頭，阿里、京東、IBM等知名企業均在區塊鏈物聯網行業進行佈局。

IOTA屬於早期概念實驗者，利用分佈式賬本技術，進行身份驗證和確權，將數據資產化，從而保護數據隱私；IOTA的分佈式賬本技術可以實現點對點數據傳輸，相較於傳統的中心化物聯網平台，這顯著降低了通信成本、存儲成本和維護成本；此外，IOTA作為分佈式物聯網基礎設施，也提供了統一的標準，極大程度提高了行業互通性。

2.2政策環境

物聯網行業：

IOTA項目註冊於德國，據了解，德國目前為止尚未有任何關於物聯網行業的明確政策出台。但是早在德國政府提出的“工業4．0“概念構想中，已經指出，整個國家旨在提升製造業的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及基因工程學的智慧工廠，在商業流程及價值流程中整合客戶及商業夥伴。而整個理念的實現，其技術基礎就是網絡實體系統及物聯網。

此外，在2017年，德國聯邦經濟部提出將努力把創新政策帶向新維度，德國將積極推進具有歐洲共同利益的重要項目，以在物聯網、工業4．0、自動駕駛等應用領域加強本國開發和製造能力，維護數字主權。 2017－2020年將提供投資補助10億歐元，帶動企業項目投資44億歐元。

各國對於ICO的政策：

整個歐洲地區是關於ICO政策頒布最密集的地區。據了解，加密行業的大多數項目通常都會採用集中在幾個除歐洲區外的，有利於規避稅收的司法管轄區，如庫拉索島、毛里求斯、尼維斯等等地區註冊，以此來規避稅收及監管的風險。但是，IOTA創始團隊卻選擇在德國建立，這可能是最困難和最嚴格的道路。然而最終，他們成功地成為德國第一家完全受監管的非營利性基金會。這為IOTA爭取了大量的機會及合作資源。

德國：2018年3月28日，德國聯邦金融監督管理局(下稱“BaFin”)發布了《諮詢函》，表示BaFin在個案基礎上決定代幣是否構成德國證券交易法或金融工具市場指引項下的金融工具，在個案基礎上決定代幣是否構成德國證券招股書法項下的證券，在個案基礎上決定代幣是否構成德國金錢投資法項下的金錢投資。 BaFin在該《諮詢函》中對構成金融工具和證券所需符合的特徵作出了詳細定義，並列明了授權要求。

美國：自2018年以來，美國就加強了對ICO的監管。 2018年3月7日，美國證監會開始監管使用SAFT 協議的ICO，並向80家數字貨幣公司發出傳票。 3月11日，美國SEC宣布數字貨幣交易所必須要進行註冊。 SAFT，Simple Agreement for Future Tokens，中文為“未來令牌簡單協議”，是數字貨幣開發商向合格投資者提供的投資合同。協議承諾在網絡或公司未來運營時交付一定數量的代幣。該協議與標準1C0不同，因為1CO會立即發放代幣，而SAFT實際上是一種承諾交付。

此外，有消息稱，美國監管機構可能會將所有token都認定為證券，這將對區塊鏈項目的落地造成極大的負面影響。 Token一旦被認定為證券，接受證券法監管，其流動性就將會大大降低。

前不久，美國證券教育委員會(SEC）官網發布2018年財政年度報告，報告中提到要打擊欺詐性ICO。

其它國家地區對於ICO的重要舉措：

Github情況和官網研發路線說明

3.1 Github情況：

IOTA項目官方GitHub公佈的最新代碼顯示：

官方github主要有6個置頂代碼庫iri、entangled、iota.js、iota.go、rpchub、trinity-wallet 。 IOTA項目現共有76個代碼庫，其中搜索顯示直接引用（fork）6個項目代碼庫和1個WIKI。評估研究員詳細查詢直接引用（fork）的6個項目代碼庫發現，mam.client.js、docker-buildkite-plugin、libopencl-stub、PearlDiver共4個代碼庫直接引用（fork）外部代碼庫地址，iota .curl.java、iotavisualization共2個代碼庫直接引用（fork）IOTA代碼庫中的個人地址。

3.2官網研發路線：

官網研發路線有19個項目，其中分為12個正在積極發展的項目和7個仍處於研究階段的項目。

12個正在積極發展的項目研發情況：

• IOTA節點開發的主要代碼iri 和JavaScript client 版本的iota.lib.js（已由iota.js代替）共計2個項目持續處於長期維護開發。

• 使節點運營者能夠以他們認為合理的方式來維護或處理Tangle歷史記錄的Local Snapshots & Permanodes 、通過監控實現對Tangle性能和指標深入分析的Tanglescope 、給開發人員調試使用的PoWBox 、採用新加密哈希函數算法的Curl+共計4個項目已經開發完成。

• 便於服務提供商整合IOTA的Hub、從IRI中剝離coordinator實現新共識的Coo-free IRI、PC及手機版錢包的Trinity、為深入研究嵌入式物聯網設備做準備的C Client、全規格及全功能重寫MAM（官方定義為消息傳輸協議）的MAM+共計5個項目處於開發中。

• 官網正在積極發展的項目中也有1個未開發，這就是在Tangle上啟用預言機（Oracle），外包計算和智能合約的Qubic 。

開發進度

4.1 核心技術—Tangle：

Tangle 與Blockchain相似，它是一種為建立物聯網（Internet of Things，IoT ）而設計的分佈式網絡數據結構，通過一批獨立的運營者執行一系列數據傳輸交易，並達成共識促進一系列安全交易。

IOTA的Tangle基於DAG技術，可以通過平行驗證實現較高的交易吞吐量，並不收取交易手續費。由於IOTA的網絡交易量限制，暫時在Tangle網絡無法保證其安全性，現使用Coordinator（協調器，詳情見下文5.1）。

Blockchain與Tangle網絡區別：

Blockchain網絡圖

Tangle網絡圖

可以發現，Tangle獨特的拓撲結構不同於Blockchain通過添加區塊形成的單一連續鍊式架構。 Blockchain的技術三要素：交易、區塊、鏈，在Tangle中只有交易，並沒有區塊和鏈。

數據結構及交易驗證方式不同：Tangle的驗證方式是後面的交易驗證前面2個未經證實的交易，Blockchain的交易驗證方式普遍是節點在打包一個區塊的時候，會對區塊裡所有的交易進行驗證，並且一個交易還需要得到數次確認來確保交易最後的完成。可以大致理解為：Tangle就像是並發式多線程“鏈”式驗證，這是單節點對多條“鏈”的交易進行驗證，不同於Blockchain多節點對單一最長鏈的交易驗證方式。

Tangle基於有向無環圖DAG（又稱作定向非循環圖）指的是一個無迴路的有向圖。如下圖所示，如果有一個非有向無環圖，且A點出發向B（路徑1）經C（路徑2）可回到A（路徑3），形成一個環(閉環路徑：1-2 -3)。將從C到A的邊方向改為從A到C（將路徑3改為路徑4），則變成有向無環圖。

有向無環圖

在Tangle網絡中，當添加一個新的交易，這個新交易必須驗證之前2個未經證實的交易，這些驗證關係就通過有方向的邊來表示，如下圖所示（在圖中，時間走向總是從左到右）。如果從交易A到交易B之間至少有2個有向邊的路徑存在，交易A就間接地驗證了交易B。這裡2個以上有向邊路徑理解可以參考上述Tangle網絡圖，交易t間接的驗證交易o，這裡就存在4個有向邊的路徑，路徑1的2-yto,路徑2的2-zto，路徑3的3-t-0，路徑4的4-zto。

共識機制創新：區塊鏈共識是通過一個非常嚴格的機製完成的，區塊鏈中添加下一個區塊需要多方進行競爭，並獲取區塊獎勵或交易手續費。正因如此，共識和交易分成是分離開的，並且由網絡的一小部分人來完成，Blockchain通常會設置較高門檻，這樣會導致進一步的中心化。

4.2 獨創的哈希加密算法Curl

IOTA團隊創建了他們自己的加密哈希函數，稱之為Curl的三進制算法。 IOTA輕錢包中使用Curl哈希函數來進行PoW做功，並且提供了“Webgl 2 Curl”和”Ccurl實現“兩種方法來執行Curl哈希算法。

針對物聯網設備及未來AI設備，傳統二進制不能簡潔地反饋實際應用場景情況，三進制邏輯則可以更便捷的處理此類狀況。

三進制算法的優勢

傳統二進制只能簡單表示“1”（是）和“0”（否）狀態，可是實際場景下還包含未知待確定的情況，而三進制邏輯學可以用符號“2”代表“是”；符號“0”代表“否”；符號“1”代表“未知待確定”應對未知待確定這個情況。

以鐵氧體磁芯和半導體二極管舉例，真空管和晶體管等傳統的計算機元器件逐漸被速度更快、可靠性更好的鐵氧體磁芯和半導體二極管淘汰，這是由於三進制邏輯電路比二進制邏輯電路更容易表示電壓的三種狀態：正電壓（“1”）、零電壓（“0”）和負電壓（“-1”），使得鐵氧體磁芯和半導體二極管這些電子元器件組成了一個很好的可控電流變壓器。

在計算機算法邏輯上，三進制能更簡單的表達未知待確定狀態，所以採用三進制算法的Curl在這方面更符合計算機在物聯網及人工智能方面的發展趨勢。

4.3 建立掩碼認證消息MAM

掩碼認證消息（Masked Authenticated Message），簡稱MAM。 MAM的優點是通過讓數據流和交易更便宜，更安全和無處不在，而將IOTA與其他分佈式賬本區分開來。

當在頻道上發布新消息時，發布者可以有三種選項：

Public（公共模式）：掩碼消息使用root 來解密，每個人都可以查看。

Private（私有模式）：掩碼消息使用root來解密，只有你（即種子所有者）可以查看。

Restricted（受限模式）：掩碼消息使用sideKey 來解密，你可以將一個密鑰告訴某個人，授權他成為查看者。這個密鑰在源代碼中被命名為sideKey。

以自動販賣機舉例，公共模式就是自動販賣機上的屏幕廣告消息；私有模式就是企業可以實時通過MAM頻道查看販賣機商品銷售庫存及機器耗能等情況；受限模式就是企業授權區域網點員工或者合作夥伴等查看該該區域限定的販賣機情況。

落地評估

5.1 協調器是一種中心化的方案

IOTA是為了規模應用而建立的，但目前網絡交易量較小，因此出於安全原因，項目方採用了一種自主的和臨時性的共識機制協調器(coordinator，以下簡稱Coo)。每隔兩分鐘，IOTA基金會創建一筆里程碑（milestone）交易，所有經它確認的交易立即被認為具有100％的確認置信度。

協調器在IOTA網絡早期發展階段充當了一種保護機制，直到完整的Tangle分佈式共識算法開始發揮作用時，IOTA基金會將關閉協調器，讓Tangle完全依靠自身來演變和發展。這將在迭代階段發生，當網絡成熟到可以擺脫協調員時，網絡本身也會立即變得更加有效率。但作為一種中心化解決方案，從理論上講，它存在2點邏輯漏洞：

1、它允許基金會選擇哪些交易獲得優先權；

2、它允許基金會凍結資金，因為里程碑會忽略那些消耗它們的交易。

這是一個攻擊點：如果由於某種原因Coo停止工作或被接管，網絡中的確認將停止，所以到目前為止，Coo一直是網絡可擴展性的限制因素。

5.2 IOTA三進制風險係數較高

三進制代碼的一個特點是對稱，即相反數的一致性，因此它就和二進制代碼不同，不存在“無符號數”的概念。這樣，三進制計算機的架構也要簡單、穩定、經濟得多。其指令系統非常高效，更便於閱讀，甚至能進行一定程度的抗量子攻擊。但三進制算法在實際落地中仍然存在以下局限：

1、IOTA的三進制算法開發較為初級，官方主推的JINN處理器也僅僅是三進制CPU的一個探索階段產物。此外，MIT的密碼學教授Neha Narula曾經發表了一篇報告，稱發現Curl哈希函數有碰撞漏洞。整體看來，現階段IOTA開發的三進制算法距離商業化還存在不小的差距。

2、IOTA目前的代碼大部分都是二進制，在程序裡需要將三進制轉化成二進制，處理完後再轉回三進制，效率其實是大幅低於直接二進制處理的。由於與目前計算機世界主流的二進制不符，所以就算三進制算法開發完善，短期也不會對IOTA網絡有本質的提升。相反的是，目前IOTA全節點代碼全部由JAVA編寫，而且需要大量轉換，執行效率低，內存佔用較高。

潛在攻擊風險及解決方案

6.1 雙花攻擊：

a. 大權重攻擊

攻擊者發送一筆對原始付款進行修改偽造的交易（雙重支付交易），並在原始付款交易之前，通過對雙重支付交易使用所有的計算能力，盡可能地對網絡中大量待驗證交易進行驗證，使該筆雙重支付交易獲得較高的權重，從而提升攻擊者發送雙重支付交易被確認的可能性，將自己原始付款交易花出去的token重新拿回來，完成了雙花攻擊。

解決方法：目前系統中沒有足夠的交易量來避免集中的大權重攻擊，可以通過設置交易權重的上限或者設置為常數。

b.寄生鏈攻擊：

攻擊者偷偷建了一個別人看不到的次纏結（sub-tangle），一般把這個纏結叫做「寄生鏈（parasite chain）」。在某一個時間點，這個攻擊者已經發佈出一個交易A（誠實交易）到主纏結上，纏結不去直接或者間接驗證原始的付款交易A。在收款方確認接受交易A後，攻擊者就會在廣播時，將攜帶著交易B的寄生鏈連接到公共網絡上，讓交易B的合法性得到公共網絡的承認，使原本的交易A無效，從而將自己交易花出去的token重新拿回來，完成了雙花攻擊。

解決方法：加權隨機行走(選擇tip的mcmc算法)解決寄生鏈潛在攻擊風險，同時解決了Lazy Tips（這裡Tips指的是待確認交易）問題。

6.2分裂攻擊

在高負荷狀態下，攻擊者將tangle分成兩個分支（兩個分支至少有一對相互衝突的交易，預防誠實節點將兩個分支有效地合併為一個分支），並在這兩個分支中均保持自己的資金餘額，讓它們繼續增長。在高負荷狀態下，假設網絡中的交易分別平均分配給兩個分支，從而可以「補償」隨機的漲落，即使他所擁有的只有相對較小的計算能力。若這個方法成功，攻擊者便可以在兩個分支中都擁有相同數目的資金，從而實現資金的翻倍，完成分裂攻擊。

解決方法：優化加權隨機行走(mcmc tip選擇法)算法

運營評估

7.1社群建設

IOTA 官方運營的社交媒體以Facebook. Twitter, Reddit為主，尤其Twitter及Reddit的粉絲數均已破11萬。官方社交媒體運營較活躍，粉絲數量較多，討論質量較高。

IOTA各社群渠道的運營質量：

• Twitter：推文700+，動態基本可以保證實時更新；

• YouTube：關於IOTA解讀較多，每個點擊量基本保持萬以上，說明項目在國外受關注程度更高；

• 中國社區：有中國社區官網，官網中信息全面且更新及時；微信公眾號定期推送，但閱讀量較少。

7.2市場熱度

GOOGLE趨勢

根據Google趨勢顯示整體市場熱度表現平平，可見項目方並不注重推廣宣傳。而隨著2017年11月3日，IOTA基金會官方宣布已經根據德國法律正式註冊為非營利實體，該項目在當月的受關注程度達也到峰值。

優點：

優點：

總結

優點：

1. Tangle基於DAG技術，可以通過平行驗證實現較高的交易吞吐量，並不收取交易手續費。

2.採用獨創的哈希加密算法Crul ，通過GPU執行相對於CPU要更快。

缺點：

缺點：

缺點：

1.協調器是一種中心化的方案，如果由於某種原因Coo停止工作或被接管，網絡中的確認將停止。

2.IOTA三進制風險係數較高

3.未對團隊預留激勵Token，後續團隊開發推廣落地積極性存疑。

該評估報告所有資料均基於公開渠道來源，如不包含未開源的代碼庫等非開公開資料，附IOTA相關文獻：

[1]IOTAWhitepaper：The Tangle

免責聲明：

免責聲明：

[4]IOTA GitHub：https://github.com/iotaledger

免責聲明：

• 本報告清晰準確地反映了評估師的分析觀點,力求獨立、公正、客觀和嚴謹,結論不受任何第三方的授意或影響,特此申明；

• 本報告所採用數據資料均來源於項目官網、白皮書、領英等公開合規渠道,不對採用信息的準確性、完整性、可靠性作出任何保證；

• 本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議,在任何情況下,酋長評級主體、酋長評級員工或關聯機構不承諾投資者投資收益,也不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任；

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