Day22 - IOTA

既然有了 Bitcoin 以及 Etheruem 兩大區塊鏈為何還需要新的系統呢？
既然不知道就要快速理解，前幾年大家所訴說的區塊鏈 3.0 - IOTA 吧！

Why IOTA?

區塊鏈原本的系統容易造成資源搶奪與浪費之問題。

Abstract

IOTA 為一種專門於物聯網的虛擬貨幣，而 IOTA 的技術特點為 Tangle 以一個有向無環圖 (DAG -  Directed Acyclic Graph) 存放交易資訊，而其特性適合 Ｍ2M（Machine To Machine）的小額支付系統需求且論文有提出 Markov Chain Monte Carlo, MCMC 演算法。

Algorithm of MCMC

MCMC方法是用來在概率空間，通過隨機採樣估算興趣參數的後驗分佈。

MCMC 主要源自於貝氏推論，過去貝氏分析最為人詬病的即是主觀的先驗分配，如果單憑主觀使用無文獻背景的先驗分配，結論通常難以使人信服。 

MCMC 方法不單能降低計算難度，如果對參數的估計相較之下就比直接處理多微空間積分方便許多，且由於將參數設置為隨機變數，其所得結果甚至可能 較古典分析更為優秀。

貝氏推論將後驗機率（考慮相關證據或數據後，某一事件的條件概率）推導為二個前件、先驗機率（考慮相關證據或數據前，某一事件不確定性的概率）及似然函數（由機率模型推導而得）的結果。貝氏推論根據貝葉斯定理計算後驗 機率：

1. 表示將某事件成立作為條件（因此 (A | B)表示「假定 B 事件成立下，A 事件發生」）
   2.H 表示假說，其機率可能會受實驗數據（以下會稱為證據）影響。一般來說會有許多互相矛盾的假說，任務是要確認哪一個假說可能性最高。
   3.E 表示證據。證據對應新的數據，也就是還沒用來計算先驗機率的數據。
   4.P(H)，先驗機率，是觀察到數據 E（目前證據）之前，假說 H 的機率。
   5.P(H | E)，後驗機率，是在給定證據 E 之後，假說 H 的機率，是希望求得的資訊，也就是在有目前證據時，假說 H 的機率。
   6.P(E | H)是假定 H 成立時，觀察到 E 的機率。在 H 不變時，這是 E 的函數，也是似然函數，指出在給定假設下假說和證據的相容程度。似然函數是證據 E 的函數，而後驗機率是假說 H 的函數。
   7.P(E)有時會稱為邊緣似然率（英語： marginal likelihood ）。此系數對所有可能的假說都是定值，因此在判斷不同假說的相對機率時，不會用到這個系數中。

如果覺得公式太難看懂，可以看[圖文解讀什麼是馬爾可夫鏈蒙特卡羅方法](https://zhuanlan.zhihu.com/p/32982140)，以圖解看 MCMC 。

DAG 有向無環圖

顧名思義 DAG ，沒有環，不走回頭路、永遠不回頭、不斷向前進。
DAG 可以重新繪製，讓所有邊朝著同一個方向延伸拓展、讓所有點有著先後次序。

只要以時間軸當作主角，一路的進程，凡事都是 DAG 。
是 DAG ：課程擋修規則、族譜、閃電。
非 DAG ：道路交通、食物鏈、人體血脈、山脈、氣流。

系統介紹

論文中提出一個無區塊鏈的虛擬貨幣系統稱之為 IOTA 。
IOTA 系統中通過節點發出的所有交易構成了 Tangle （DAG）。

在本文中會大量用到以下術語
tips : 尚未被驗證的交易（會在整個 Tangle 最末端）。
site：Tangle 中的交易。
node (節點)：整個網路是由節點組成並且也是發起交易者。

架構

要發起一個交易，節點需做以下步驟：

• 選擇兩個交易驗證（這兩筆交易可能會一樣）。
• 檢查這兩筆交易有無衝突，且無驗證到衝突的交易。
  產生合法交易 (valid)，節點必須解出一道加密的問題（耗費計算力），與比特幣挖礦相似（如: 需要找出一個 nonce 讓其與其他驗證交易的資料的 hash 值為特定格式，像是這個 hash 值的前面需有幾個 0）。

節點內不需要產生共識，所以可能會有衝突的交易！ 那該如何解決此問題呢？

Tangle 的作法則是決定哪筆交易會被孤立(orphaned)!

規則：讓一個節點進行多次的 tip 選擇，觀察此交易可能被選到的驗證次數。

小結

透過 IOTA 白皮書想要傳遞的資訊即是區塊鏈仍有過多的問題無法解決，像是 Bitcoin 提出的閃電網路，即是要解決區塊鏈在小額交易以及 TPS 過低的難題。

IOTA 提出了 Tangle 這個 DAG ，希望可以解決區塊鏈在擴容上的難題，而很多人會去質疑 IOTA 他是不是區塊鏈，這個問題其實看了內容也能淺而易懂，他並不是！

IOTA 即是一個去中心化之帳本應用，他節省掉區塊鏈的 Gas Fees 問題以及 礦工節點在工作上的一些疑慮，儘管他不是區塊鏈那他也有著去中心化的精神！