NNP无限分支超级网络高性能树状区块链技术~！
区块链技术作为去中心化的价值传输系统，由匿名人士中本聪首次提出并应用到比特币
当中。在比特币系统中，为完成相对复杂的交易类型，中本聪创造性的提出了脚本机制。
但当开发者想要通过比特币脚本实现更多的功能时，往往就会收到诸多的限制。为此，
VitalikButerin提出的Ethereum通过引入图灵完备的智能合约和EVM使得基于区块链技术的
应用开发成为可能，并被业界称赞为继比特币之后的“区块链2.0”。
但无论是比特币还是以太坊，都面临着由于用户与交易增长过快所带来的拓展性及交易延
迟的问题。究其根源，在于当前区块链系统中单链的结构，使得诸多优秀项目在这些问题
面前都缺乏足够的灵活性，区块链在物联网这一天生适用的领域的发展也举步维艰。为解
决这些问题，并更好的将区块链与物联网技术相结合，经过不断地探索论证，我们提出了
NNP（N*NPlusNetwork）树型区块链。NNP呈“主链+多应用支链”的树状结构，通过支链的
无限拓展实现单链结构无法解决的交易拓展性和高并发性问题。同时NNP作为物联网的基
础设施，将建立多实体的设备互信及异构环境下的数据互通。为未来物联网更复杂的商业
模式打造稳定可靠的技术基础。
本文重点将针对NNP的技术架构及关键技术原理进行详细介绍。
基础介绍
N*NPlusNetwork（后简称“NNP”）是构建于P2P网络的区块系统，同目前流行的P2P数字货
币系统类似，以去中心化方式维护透明账本，实现用户数字资产自主安全管理和高效流
动。NNP系统针对IOT（InternetOfThings，物联网）数据业务需求设计，利用区块技术为
IOT数据业务提供去中心化安全管理平台，实现IOT系统所需高并发低延迟等性能要求。
NNP通过安全共识组织用户交易（transaction），按时间顺序形成数据区块。同Bitcoin
等单链系统不同，NNP采用树结构来存储排列区块，可以根据业务类型和数据负载进行分
叉形成多个分支。分支之间区块相互独立，新增区块只与自身分支数据相关。在无限分支
的情况下，根据业务数据流量，可以分布到多个分支区块中，由此产生的可扩展性和高并
发性正是IOT系统所需的基本性能。
NNP的无限分支结构由唯一安全主链和众多应用支链构成，安全主链用于支撑全网共识机
制，应用支链用于实际业务。在应用支链可以提供最低2秒的低延迟交易确认，用户可以指
定交易紧迫性，支付相应交易手续费，以此实现低延迟业务。
识机制简述
NNP的安全共识机制为DPOS（委托权益证明机制）+POW（工作量证明机制），节点收
益为出块奖励息加上块内交易总交易费。用户可以用Token为DPOS节点进行投票，投票为
DPOS节点增加出块概率。当DPOS节点成功产生新区块，对应投票用户也按投票额度分享
出块奖励。节点需要筹集超过节点需要筹集超过Token供应总数供应总数2%投票才能成为
投票才能成为DPOS节点节点。POW作为DPOS共识的补充，每轮DPOS协商过程有一定
概率将首要出块权交给POW共识。参与DPOS过程的Token越少，说明DPOS共识的安全性
和可靠性越低，这种情况下，通过POW共识获取出块权概率越高，混合POW机制增强系统
安全性和可靠性。
NNP的树状结构中，除了安全主链外，其余支链地位对等且相互独立。DPOS节点群通过安
全计算共同建立出块序列，同时产生真随机数信标。应用支链出块系列分配由安全主链
的随机数信标计算产生。根据拜占庭容错原理，恶意节点少于1/3整个安全计算过程就不会
被干扰；合理选择协商算法和参数，可以实现非51%攻击情况下，安全计算过程就不会被
控制。在NNP系统中，共识机制可以达到有较高的一致性，系统性分叉非常罕见，在恶意
节点所持Token少于参与DPOS总数50%情况下，3个确认可保证主链历史数据不可回滚。
树状区块结构
在如今常见的区块链项目中，所有交易信息均存储在单链区块当中，使得整个系统面对不
断增长的交易规模时缺乏足够的灵活性。在NNP中，主链数据与应用数据进行了分割处
理，以“安全主链+多重应用支链”的树状区块结构来存储系统区块数据。安全主链主要存储
交易与安全共识相关数据；应用方则通过从任意链条进行分叉，生成支链（分叉链），专
门组织和存储与应用业务相关的数据。并且随着交易规模的扩大，支链可以继续建立子级
支链。通过这种类似垂直分割的方式，杜绝了传统单链结构中所有交易填充在主链区块的
弊端，实现了整体系统的横向拓展。NNP上的的支链数量越多，系统可承载的上的的支链
数量越多，系统可承载的TPS（TransactionPerSecond）也就更高，也就更高，在应用支链
足够多的情况下，应用支链足够多的情况下，NNP整体可实现千万甚至亿级的整体可实现
千万甚至亿级的TPS承载。
树状区块链：以主链为根，通过分叉的方式不断生成支链为枝叶的多重树状区块结构。
分支：分支：在NNP中，任何一条链均可称之为“分支”，每一条分支均有一个单独的分支
标识。
安全主链：NNP树状结构当中的主链（或者称为“根（root）”），所有的应用支链均为其“后
代”。主要用于记录主链Token转移及安全共识时协商的数据。
应用支链：NNP树状结构中的支链（Branch），所有的应用支链最终都可追溯至安全主
链。主要用于存储应用方的业务数据，是实现区块链系统拓展的重要组成部分。
分叉:在区块链系统中，通过规则改变，使得新旧规则的区块不兼容，从而形成以规则升级
前的区块为分叉点，两条独立运行的链。
锚定区块：用于标识新交易自该区块之后都可视为有效，用户在创建交易时进行指定。
如果该区块之后有多个应用支链，则该交易对该区块之后的多个支链均有效。
共识机制：在分布式系统当中，为了保持数据在各个不可靠的节点间的一致性，使节点
之间达成数据写入提案的过程。
支链区块：应用支链用于记录当前链条公钥地址交易和部分过程模板地址交易的区块。
子块：应用支链独有的区块类型，在两个支链区块之间生成，间隔为2秒，专门用于记
录当前应用支链下的IOT即时业务交易。
拜占庭容错原理：是一种面向拜占庭问题的容错算法，解决的是在网络通信可靠，但节点
可能故障情况下节点之间如何达成共识。
VSS：VerifiableSecretSharing，可验证的秘密共享。是一种用于数据安全存储、传输及
合法应用的安全协议。由秘密份额的分配算法和秘密的恢复算法两种算法构成。
DPOS：DelegatedProofofStake，委任权益证明。是一种类似董事会结构的区块链共识
机制。其基本特点为社区每一个持币人进行投票，然后选出特定数量的见证人，由见证人
负责交易的确认和区块的生成。
POW：ProofOfWork，工作量证明机制。是一种通过算力竞争的方式夺取区块链记账权的
共识机制，最早被中本聪应用在比特币系统当中。
数据节点：运行NNP核心节点程序，但是并不负责出块，可通过配置文件配置同步特定支
链的的区块数据，并通过相应接口为轻客户端提供数据请求服务。
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