雪崩DEX开发者为你详解Avalanche共识机制

原文作者:Connor Daly,Avalanche DEX 平台 Pangolin 创始人原文编译:eternal,律动 BlockBeats本文梳理自 Avalanche DEX 平台 Pangolin 创始人 Connor Daly 在个人社交媒体平台上的观点,律动 BlockBeats 对其整理翻译如下:Avalanche(雪崩协议)彻底改变了区块链网络的每一层,但它有一项创新高于其他一切。当我发现这一点时,立刻辞去了原本的工作,全身心地投入 Avalanche 的事业中。以下是关于 Avalanche 的权威解读。首先,什么是共识?它是确保分布式系统中的多个节点做出相同决定的机制,对于区块链而言,最重要的决策是判定哪个区块应该成为链上的新区块。在 Avalanche 的共识机制问世前,有两大系列的共识算法:Classical(经典式)和 Nakamoto(中本聪式)。Classical 的共识是通过多轮投票来实现的。网络中的每个节点都要与其他节点进行通信,把自己的决定广播出去。由于节点需要和整个网络内的其他节点进行交流,因此,网络节点的成员需要一个准确的协议成员列表。Classical 共识算法在节点数量较少时很有效,但该算法的时间复杂度 O(n^2 ) 特别高,导致节点网络的运营成本巨大(往往与节点数量 n 的二次方成正比)。同时,这种算法无法扩展到支持用户流动的大型去中心化网络。一些采用 Classical 共识算法的区块链试图掩盖性能方面的不足。这些区块链往往只让一小部分验证节点(validators)参与共识机制及出块验证过程,来蒙蔽用户。在这类区块链网络中,表面存在 1000 个验证者,但实际上只有 100 个验证者参与共识决策。第二大类共识算法派系是 Nakamoto 共识。这就是比特币及许多其他种类的加密货币所采用的。它采用「最长链原则」,默认消耗工作量最大的那条链有权威的历史数据记录。矿工不参与投票验证,他们只进行哈希计算并将工作成果对外分发。Nakamoto 共识算法的优势在于,它可以扩展到大量的用户而不损失性能。但问题在于,性能本来就不是很好。任意数量的矿工节点可以随意的参与或退出爆块过程,这导致出块的速度缓慢,并且随时可进行区块重组,导致链上存储内容可变更。你可能听说过,比特币网络上的一笔交易在新出 6 个区块后,就完成了最终确定。但这只是概率达 99% 的高概率事件,仅仅基于置信估计。 一个新区块及其所在的链被网络节点确认的次数越多,就越不可能有更长的链条分叉来取代之。但这并不能确保更长的链条分叉不会出现。接下来介绍 Avalanche 的共识机制。这是一类全新的共识算法,通过随机二次抽样(random subsampling)来实现。该共识协议由包括 Avalanche 联合创始人 Emin Gün Sirer、Ted Yin、kevin sekniqi 在内的康奈尔大学研究人员发明,并进行了标准化。让我们通过一个例子来介绍 Avalanche 共识机制。假设有 1000 名会议参与者需要共同决定午餐吃什么:披萨还是三明治。每个人都有一个最初的偏好,但他们需要在最终方案上达成一致。作为参与者,你进行了一次小的随机采样,问了 10 位参与者,他们想吃什么。7 个人说披萨。看起来大多数人都想吃披萨,所以现在若有人问你,你也会回答说想吃披萨。接下来,你执行另一轮随机采样。你询问另一组随机抽到的 10 个人,如果大多数人回答三明治,你就改变自己的偏好;而如果大多数人回答比萨,你会再次回答说想吃披萨。这样下来,你在两次抽样调查后,得到的结果是一致的。您可以继续迭代此过程,直到连续 100 次获得相同的结果。此时,你认为最终决定已经完成。由于节点在每轮抽样调查中,只与固定数量的少量节点进行通信,所以单轮抽样中消息传递的时间复杂度为 O(1)(往往为常数级别)。与 Classical 共识算法不同,消息传递的复杂度不会随节点数量 n 的增加而增加。但是,需要多少轮随机抽样才能得到最终结果呢?这取决于网络的大小。然而,它的复杂度是一个可控的 O(log n)(与对数函数成正比,数量级低于一次函数)。雪崩共识是基于概率统计的。一个节点可能只对少量节点进行重复采样,并得出错误的结论。但该协议是可调参的。我们可以使这种情况发生的概率变为极小,比如低于 0.0000000001%。由于这种高度的可预见性,Avalanche 具有最终性。一旦网络内的交易被决定,它们就被永远锁定在链上。Avalanche 上不会有区块重组。这是 Avalanche 共识机制的可视化效果展示。https://twitter.com/das_connor/status/1470147125870841861雪崩DEX开发者为你详解Avalanche共识机制如果你仔细观察,会发现抽取到某些节点后,多轮抽样的最终结果便不可能逆转。这就好像移动的雪花变为雪崩一样。雪崩协议 Avalanche 由此得名。既然你知道了它是如何工作的,它又为何显得重要?它能做什么呢?属性 1:该协议具有较高的运转效率,限制因素主要在于消息延迟和网络带宽。这意味着您可以在低配的硬件上接入 Avalanche 网络,不需要专门的挖矿设备,中间层的服务器就可以了. 一些用户甚至在树莓派微型计算机(Raspberry Pi)上运行 Avalanche 验证节点。属性 2:该协议是静态的,只在有工作需要处理的时候运行,没有像工作量证明(POW)机制那样的 “浪费 “。属性 3:Avalanche 的共识算法是环保的。由于其硬件要求非常低,因此对环境的影响最小。Avalanche 最近还与企业家 Vinay 合作,以保证碳中和。属性 4:Avalanche 共识算法的执行速度很快,在模拟实验及实践中,Avalanche 每秒可以处理 4500 笔交易,并在 1-2 秒内完成最终确定。属性 5:Avalanche 可以使用任何形式的 Sybil 保护机制。您可能听说过 Avalanche 是一个采用权益证明(POS)的区块链。但 POS 不是共识算法,这只是一种针对女巫攻击(Sybil Attack)的保护机制。Sybil 保护机制可以防止单个用户操纵多个节点并伪装成多个用户。要运行多个验证节点(validators),您需要拥有大量权益(stake),我们认为 stake 是一种稀缺资源。尽管 Avalanche 协议需要 Sybil 保护机制,但您也可以采用其他的任何方法。例如,您可以使用工作量证明(pow)重建 Avalanche。Avalanche 共识机制是具备可配置性的(系统能够根据运行需要而被配置)。它实际上是一个全新的共识协议,没有固定的代码实现。例如,您可以选择设定网络参数来优先考虑安全性或活跃性。在 Avalanche 区块链中,我们对网络进行了调整,使其高度安全。与针对比特币的「51% 攻击」不同,入侵 Avalanche 需要 80% 的节点串谋。比特币的「51% 攻击」看起来像是一个中心化组织篡改历史,并压制少数派。而在 Avalanche 中,80% 的节点串谋引发的安全故障,会导致网络不同部分的节点做出不同的决策。Avalanch 对安全性与活跃度进行了均衡考虑。如果 1/3 的网络节点离线,网络运转进程将放缓或停止,直到恢复到阈值(临界点)水平。

原创文章,作者:惊蛰财经,如若转载,请注明出处:https://www.xmlm.net/wang/13843.html

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。