5 6 小蟻共識機制

2021-09-16 19:38:20 字數 2143 閱讀 5040

小蟻是基於區塊鏈技術,將實體世界的資產和權益進行數位化,通過點對點網路進行登記發行、轉讓交易、清算交割等金融業務的去中心化網路協議[1] 。小蟻可以被用於股權眾籌、p2p網貸、數字資產管理、智慧型合約等領域。

小蟻共識機制使得執行小蟻協議的各節點能夠對當前區塊鏈狀態達成一致意見。通過股權持有人投票選舉,來決定記賬人及其數量;被選出的記賬人完成每個區塊內容的共識,決定其中所應包含的交易。

小蟻的記賬機制被稱為中性記賬。pow/pos/dpos解決誰有記賬權的問題,而中性記賬則側重於解決如何限制記賬人權力的問題。在中性記賬的共識機制下,記賬人只有選擇是否參與的權力,而不能改變交易資料,不能人為排除某筆交易,也不能人為對交易進行排序。

小蟻的中性記賬區塊鏈可以做到:

1)每15s產生乙個區塊,優化後有望達到小於5s;

2)單個記賬人不能拒絕包含某筆交易進入當前區塊;

3)每個確認由全體記賬人參與,乙個確認就是完全確認;

4)結合超導交易機制,記賬人不能通過構造交易來搶先成交牟利。

小蟻股權持有人可以發起選舉記賬人交易,對所選擇數量的(1~1024個)候選記賬人進行投票支援。一般認為,記賬人應當實名化,候選記賬人應當通過其他通道提供能證明其真實身份的數字證書。

小蟻協議實時統計所有投票,並計算出當前所需記賬人的人數和記賬人名單。為確定所需記賬人數,將所有選票按支援人數排 序,按所持小蟻股權的權重取中間的50%,然後求算術平均值。當人數不足最低標準時,啟用系統預置的後備記賬人來頂替。所需記賬人數確定後,按由高到低的 得票數確定記賬人名單。

我們以區塊隨機數的生成來了解小蟻共識機制。每個區塊生成前,記賬人之間需要協作生成乙個區塊隨機數。小蟻使用沙公尺爾秘密共享方案(shamir』s secret sharing scheme,ssss)來協作生成隨機數。

依據ssss方案,可以將密文s生成n份密文碎片,持有其中的k份,就能還原出密文s。小蟻記賬人(假設為n+1個)之間通過以下3步對隨機數達成共識:

1)自選乙個隨機數,將此隨機數通過ssss方案生成n份碎片,用其他n個記賬人的公鑰加密,並廣播。

2)收到其他n個記賬人的廣播後,將其中自己可解密的部分解密,並廣播。

3)收集到至少k份密文碎片後,解出隨機數;獲得所有記賬人的隨機數後,合併生成區塊隨機數。

區塊隨機數由各個記賬人協同生成,只要有乙個誠實的記賬人參與其中,那麼即便其他所有記賬人合謀,也無法**或構造此隨機數。

在上述區塊隨機數生成的第一步的廣播中,記賬人還同時廣播其認為應該寫入本區塊的每筆交易的雜湊值。其他記賬人偵聽到廣播後,檢查自己是否有該交易雜湊值的對應資料,如沒有則向其他節點請求。

當區塊隨機數產生後,每個記賬人合併所有第一步廣播中的交易(剔除只有雜湊值但無法獲得交易資料的交易),並簽名。獲得2/3記賬人的簽名,則本區塊完成;否則,共識失敗,轉回隨機數共識的第一步,再次嘗試。

[1]小蟻*** 小蟻***%201.0.htm.

本章主要討論共識機制。如何在分布式系統中高效地達成共識是分布式計算領域的重要研究問題,經典的拜占庭容錯技術能夠 在拜占庭伺服器不超過1/3以及同步通訊的情況下,達成拜占庭系統中的共識。而在非同步通訊情況下,理論上只要有乙個拜占庭故障伺服器,就無法在全網中達成 一致的共識。為了解決實際的分布式一致性問題,很多實用的共識演算法被設計了出來。這些演算法有不同的假設條件,具有不同的優點和侷限。本章重點介紹了適應於 私有鏈和聯盟鏈環境的實用拜占庭容錯(pbft)協議,以及針對非拜占庭故障的raft共識演算法。

早期的位元幣區塊鏈採用高度依賴節點算力的pow機制,來保證位元幣網路分布式記賬的一致性,之後又出現了pos和 dpos等共識機制。除這3類主流共識機制外,實際區塊鏈應用中也衍生出了多個變種機制。這些共識機制各有優劣。例如pow共識機制在安全性和公平性上比 較有優勢,也依靠其先發優勢已經形成成熟的挖礦產業鏈,但也因為其對能源的消耗而飽受詬病。而新興的機制,如pos和dpos等則更為環保和高效,但在安 全性和公平性方面比不上pow機制。

一般來說,pow和pos機制比較適合公共鏈環境,而pbft和raft則比較適合聯盟鏈和私有鏈的分布式環境。位元幣的pow機制是一種概念性的拜占庭協議,能在一定程度上解決拜占庭問題。而pos等其他機制,目前並沒有嚴格的分析證明其在拜占庭協議方面的屬性。

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因為記賬有一定的獎勵和手續費,所以自然會有競爭,pow proof of work 工作量證明共識機制就是用來在 誰有權記賬 這一問題上達成共識。簡單來說,就是爭奪記賬權的多方通過付出計算資源解決乙個數學難題,誰先解決誰就獲得記賬權,這個爭奪的過程就是 挖礦 也是位元幣發行的過程。具體的計算問題是,...

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