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雪崩DEX开发者为你详细解释雪崩共识机制

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雪崩DEX开发者为你详解Avalanche共识机制

作者:康纳戴利,雪崩DEX平台穿山甲创始人

原创:永恒的,有节奏的街区节拍

本文梳理了雪崩DEX平台穿山甲创始人康纳戴利(Connor Daly)在其个人社交媒体平台上的观点。Rhythm BlockBeats整理并翻译如下:

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一切。当我发现这一点后,我立即辞去了原来的工作,投身于雪崩事业。

以下是雪崩的权威解读。

首先,什么是共识?

这是一种确保分布式系统中的多个节点做出相同决策的机制。对区块链来说,最重要的决定是决定哪个区块应该成为链中的新区块。

在Avalanche的共识机制出现之前,有两个系列的共识算法:Classic(经典)和Nakamoto(中本聪)。

古典的共识是经过多轮投票达成的。网络中的每个节点必须与其他节点通信并广播其决定。因为节点需要与整个网络中的其他节点进行通信,所以网络节点的成员需要一个准确的协议成员列表。

经典的一致性算法在节点数较少时有效,但其时间复杂度O (n 2)极高,导致节点网络的运行成本巨大(往往与节点数n的二次方成正比)。同时,该算法不能扩展到支持用户移动性的大型分散网络。

一些区块链使用经典的一致性算法试图掩盖性能上的不足。这些区块链通常只允许少数验证者参与共识机制,并阻止验证过程来欺骗用户。在这种区块链网络中,表面上有1000个验证者,但实际上只有100个验证者参与共识决策。

第二类共识算法派是中本聪共识。这就是比特币和许多其他种类的加密货币所采用的。它采用“最长链原则”。默认情况下,消耗最多工作负载的链具有权威的历史数据记录。矿工不参与投票验证,只做哈希计算,分发工作结果。

Nakamoto consensus算法的优点是可以扩展到大量用户而不损失性能。但问题是性能不是很好。

任意数量的矿工节点可以随意参与或退出分块爆破过程,导致分块爆破速度慢,分块重组可以随时进行,导致链中存储的内容发生变化。

你可能听说过,比特币网络上的一笔交易是在创建了六个新区块后敲定的。但这只是一个概率为99%的大概率事件,而且只是基于置信度估计。

网络节点确认新块及其链的次数越多,越不可能有更长的链分叉来取代它。但这并不保证不会发生长链断裂。

接下来,我们介绍雪崩的共识机制。这是一种全新的一致性算法,通过随机子采样实现。

共识协议是由康奈尔大学的研究人员发明和标准化的,包括Avalanche的联合创始人Emin Gn Sirer,Ted Yin和kevin sekniqi。

下面通过一个例子来介绍雪崩共识机制。

假设有1000名与会者需要共同决定午餐吃什么:披萨还是三明治。每个人都有一个初步的偏好,但他们需要就最终的计划达成一致。

作为一个参与者,你进行了一个小的随机抽样,问了10个参与者他们想吃什么。七个人说披萨。好像大部分人都想吃披萨,所以如果现在有人问你,你也会回答你想吃披萨。

接下来,执行另一轮随机抽样。询问另一组随机选择的10个人。如果大多数人回答三明治,你会改变偏好;而如果大部分人回答披萨,你会再次回答你想吃披萨。这样,经过两次抽样调查,你得到的结果是一样的。

您可以继续迭代这个过程,直到连续100次得到相同的结果。至此,你认为最后的决定已经完成。

由于节点在每一轮抽样调查中只与固定数量的节点进行通信,因此单轮抽样中消息传递的时间复杂度为O(1)(常为常数级)。与经典的一致性算法不同,消息传递的复杂度不会随着节点数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?这取决于网络的规模。但其复杂度是可控的O(log n)(与对数函数成正比,数量级低于线性函数)。

雪崩共识是基于概率统计的。一个节点可能只重复采样少量的节点并得出错误的结论。但是协议是可以商量的。我们可以让这种情况发生的概率极小,比如小于0.000000001%。

由于这种高度的可预测性,雪崩是最终的。网络内的交易一旦决定,就永远被锁在链条里。雪崩上不会有区块重组。

这是雪崩共识机制的直观展示。

如果你仔细观察,你会发现,在提取了一些节点后,多轮采样的最终结果是无法逆转的。就像移动的雪花变成了雪崩。雪崩是根据雪崩协议命名的。

现在你知道它是如何工作的了,为什么它很重要?它能做什么?

属性1:该协议运行效率高,限制因素主要是消息延迟和网络带宽。这意味着你可以在不需要特殊挖矿设备的低档硬件上接入雪崩网络,中间层的服务器也没问题。有些用户甚至在树莓Pi上运行雪崩认证节点。

属性2:这个协议是静态的,只在有工作要处理的时候运行,没有像工作量证明(POW)机制那样的‘浪费’。

属性:雪崩的共识算法是环保的。因为它的硬件要求非常低,所以对环境的影响很小。Avalanche最近还与企业家Vinay合作,以确保碳中和。

属性:雪崩共识算法很快。在模拟实验和实践中,Avalanche每秒可以处理4500个事务,在1-2秒内完成最终判定。

5:雪崩可以使用任何形式的Sybil保护机制。您可能听说过Avalanche是一种采用权益证明(POS)的区块链。但是POS并不是一个共识算法,它只是一个针对Sybil攻击的保护机制。

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。要运行多个验证器,你需要拥有大量的股份,而我们认为股份是一种稀缺资源。

虽然雪崩协议需要Sybil保护机制,但是您可以采用任何其他方法。例如,您可以使用工作负载证明(pow)来重建Avalanche。

雪崩共识机制是可配置的(系统可以根据操作需要进行配置)。实际上,它是一个全新的共识协议,没有固定的代码实现。

例如,您可以选择设置网络参数,以优先考虑安全性或活动性。

在雪崩区块链,我们调整了网络,使其高度安全。与针对比特币的“51%攻击”不同,入侵雪崩需要80%的节点合谋。

比特币的“51%攻击”看起来像是一个中央集权的组织篡改历史,打压少数民族。然而,在雪崩中,80%的节点合谋造成安全故障,这将导致网络中不同部分的节点做出不同的决策。Avalanch平衡了安全性和活动性。如果有1/3的网络节点离线,网络运行过程就会变慢或停止,直到回到阈值(临界点)水平。

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作者: 元宇宙是啥

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