产业气象站 雪崩协议(Avalanche)共识机制3.0探究( 二 )
比特币非常慢 , 平均而言 , 用户必须等待大约10–60分钟才能确认他们的交易被存储在链上 。 吞吐量也非常有限 。 比特币每秒可处理大约3–7笔交易 , 当然 , 这处理速度距离成为世界货币的处理量还相差甚远 。 最后 , 比特币消耗了大量的能量;大约相当于4个切尔诺贝利核电站的能量为比特币供电 。 这些能量都花在了运算上了 。 共识家族ConsensusfamilyEmin教授在深入研究前述两种主流共识机制后 , 受Gossip协议的启发 , 提出了一组BFT协议(简称“共识家族” , Consensusfamily) 。
“共识家族”对诚实节点(Correctnodes)和拜占庭节点(Byzantingnodes)的行为作了提前约定:诚实节点绝不会发出冲突交易 , 而拜占庭节点也不可能伪造一笔与诚实节点冲突的交易(也就是说 , 拜占庭节点发出的“伪造”交易 , 只会与自己以前发出过的交易冲突(比如双花doublespending) , 但是不可能与诚实节点的交易冲突) , 拜占庭节点可以伪造许多彼此冲突的交易 , 但是诚实节点只会采用其中一笔交易 。
最终 , “共识家族协议”可以保证在存在拜占庭交易的情况下 , 共识的最终结果只会是接受一组互不冲突的交易集合 , “共识家族”也采用了UTXO模型 。
“协议家族”一共是由4个协议构成的 , 先从Non-Byzantine协议开始:Slush , 在其基础上逐渐构建?Snowflake , Snowball和Avalanche?这3个BFT协议 。
Slush协议:是“协议家族”的第一个协议 , 它是一个非拜占庭协议(Non-byzantingprotocol , 后续三个协议都是BFT协议) 。 Slush协议的特点是:简单状态(simplestate) , 小样本(smallsample) , 反复抽样(repeatedsampling) , 抽样轮数或时间期限(用m表示) , Slush协议作为BFT协议的原始状态 , 不能提供完整的BFT保证 。 Snowflake协议:也叫“BFTSnowflake” , 它是“协议家族”的第二个协议 , 在Slush的基础上扩展而来 。 Snowflake为每个节点增加一个counter , 用来记录一个节点当前color的可信度 。 Snowflake可以保证对最小的状态做出很强的保证 。 Snowball协议:Snowball是共识家族中的第三个协议 , 它对Snowflake协议做了改进 , 添加一个更持久的可信度标志 , 使得协议安全性更高 , 进一步增加了共识结果的可靠性(confidence) 。 Snowball不仅比Snowflake更难攻击 , 而且协议更加通用化了 。 Avalanche协议(DAG):Avalanche是“共识家族”中的第四个协议 , 也是最核心协议 , 它在Snowball的基础上添加一个动态的仅限追加(append-only)DAG结构来记录所有的交易 。 DAG结构给雪崩协议Avalanche?带来了两大优势:高效 , 安全 。 共识家族的核心理念:Metastability【产业气象站 雪崩协议(Avalanche)共识机制3.0探究】共识家族全都基于亚稳态模型(metastablemechenism) 。 雪崩协议的核心理念也是metastability 。 共识协议中最糟糕的事情是无法在两个选择之间做出决定 , 即你不希望它模糊地说两个事件中有一个发生了 , 实际你期望它能确定两个事件中到底哪个发生了哪个没发生 。 雪崩协议的matastable协议旨在倾向于选择于两个选项中的一个 。
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运行中的雪崩协议核心思想依赖于抽样投票 。
为了直观解释该过程的核心思想 , 让我们看一个简化的例子 , 如上图所示 。 考虑一个想要投票给蓝色或红色的去信任节点网络 。
网络的单个节点从选择少量随机对等节点(例如五个)开始 , 并要求他们选择颜色 。 然后 , 每个对等节点以投票进行回应 , 发出请求节点使用该投票来形成所有投票的加权结果 。 在上图中(在第一帧中) , 从发起请求的节点角度来看 , 整个网络基于第一投票倾向于红色 。 每个参与者都需要重复这一过程 。该协议类似于重复的二次抽样投票过程 。 这里发生的事情是 , 即使我们开始在红色和蓝色是一半一半的最糟糕的情况下 , 在一轮之后 , 很有可能结果不再是打平手了 。 此外 , 在两轮甚至在三轮之打平手的概率将会非常小 , 打平手的几率会以指数方式衰减 。
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