雪崩协议(Avalanche)共识协议的新时代?

2019-01-05 12:55 栏目:经验之谈 来源:网络整理 查看()
在2018年5月中旬,一群自称为Team Rocket的开发人员发布了一份名为《 Snowflake to Avalanche:的白皮书,这是一种新的可转让共识协议》。

雪崩协议(Avalanche)共识协议的新时代?

本文将解释协议如何工作及其对加密货币的潜在影响。

匿名发布

《 Snowflake to Avalanche》白皮书是通过流行的分布式文件共享平台IPFS匿名发布的。这个匿名组织的名称是指由邪恶组织的卡通系列中的《精灵宝藏梦想》,其口号是“为她的烦恼做准备”。

为了响应这一口号,Avalanche白皮书描述了四种协议,这些协议旨在适用于各种场景,开发人员将其描述为对现有共识机制的升级。

本白皮书引起了不同程度的兴趣和兴奋。康奈尔大学教授Emin Gun Sirer是一位直言不讳的加密货币研究员。他进一步明确了这一协议,“这是一项突破,它将中本共识的精髓与经典共识的本质结合起来。”

共识的历史

为了理解Avalanche协议以及它与其前身的共识协议的不同之处,有必要深入研究过去计算机科学家开发的工具,这些工具用于使分布式网络中的计算机能够安全可靠地协作以做出集体决策。 。

电脑是强大的工具。这些设备几乎在所有领域都是非常宝贵的,因为它们可以处理各种各样的任务,有时可以快速同时处理它们。当一组计算机在同一功能上一起工作时,这些优点变得更加复杂。这是分布式系统操作的先决条件。

在这种类型的协议中,联网计算机(有时位于远程地理位置)保存完成给定任务所必需的组件,而网络的有效操作是分布式网络。在分布式网络中,计算机通过不断地将数据相互传递来协调其操作。为了有效地执行任务,分布式网络中的计算机必须能够实时查看底层数据库的状态。

在许多情况下,分布式系统至关重要例如,银行系统需要服务于地理位置的各种泊位,或者向全世界的客户开放的在线购物服务。

这两个实例都需要一种机制,通过该机制可以在连接到网络的所有机器的底层数据库之间维护稳定的视图。对于银行系统,附加数据库反映帐户余额,而在电子商务方案中,它可以是项目或其他相关变量可用的库存。

共识是一个一致的状态。在分布式系统中,这是至关重要的,因为网络中的设备无法就决策达成一致,并可能削弱整个配置。另外,不能支持大量设备的共识约束机制也不利于网络的目标实现,因此不可取。因此,只要有分布式系统,创建有效的消费者机制一直是计算机科学家的目标。 

在过去的四十年中,计算机科学家一直试图寻找可行的方法来解决这个无处不在的问题。在分布式系统领域,有两种主要类型的协议:: Classic和中央协议。

经典的共识协议是最古老的共识机制。这套工具由一组计算机科学家开发,最终授予他们图灵奖,相当于诺贝尔计算机科学家奖。 Leslie Lamport和Barbara Liskov介绍了经常被引用的拜占庭将军的类比,以解释分布式系统中的共识问题。他们也被广泛认为是经典共识协议的创造者。

经典的共识协议基于实际的拜占庭容错(PBFT)原则。该共识协议的优点包括快速终结并及时保证交易的提交。 

缺点包括缺乏可扩展性。传统协议要求参与网络的人支付设备之间的二次通信费用。这意味着网络上的所有节点都必须知道网络上的所有其他设备。阈值超过1000个节点,成本太高,无法证明网络是合理的。

此外,在经典共识协议中,安全性由提交特定选择以见证所讨论行为的节点的仲裁来确定。这些节点必须相互信任。因此,基于共识的经典共识机制不适合未经许可的数据库,例如数字货币数据库。

这导致了第二种工具,即基于中国的共识协议。随着比特币白皮书的发布,出现了一种新型的共识机制。《此协议》在许多方面与其前身不同。首先,它特别适合支持分散的,不可靠的系统。此网络上的节点不必相互信任,但仍可以达成协议。该协议实现了这一壮举,因为网络中的节点不必知道参与网络的所有其他设备。

其次,该协议允许任何节点随时加入或离开网络。它是一个开放的网络,所有节点都可以以任何选择的方式参与网络。由于这一特点,中国的协议可以扩展到全球的大量参与者。它还支持比传统模型更大的检查阻力。 

尽管中中协议开创了数字货币的新时代,并为加密货币行业提供了巨大的价值,但它并非没有缺点。

例如,速度仍然是一个重要问题。尽管最近升级的比特币网络缩短了比特币交易的等待时间,但比特币交易的等待时间比其他支付处理器(如Visa或万事达卡)更长。此外,吞吐量很低,因为它每秒可以处理3到7个事务。这些数字与有效支持全球货币所需的规模相差甚远。

该协议在很大程度上依赖于工作证明(PoW)。结果,这种共识机制消耗了大量能量。随着人们对环境问题的担忧不断升温,证明用于为网络供电的能量越来越难以证明。

雪崩协议

如上所述,这两种建立共识的机制各有利弊。匿名火箭队提出的新机制声称比两个前辈更好。火箭团队将Avalanche协议定义为“基于亚稳态机制的一套新的拜占庭容错协议”。

Avalanche协议由四个机制组成,这些机制共同构成了一个更大的共识工具的整个结构。提案中描述的四种机制是Slush,Snowflake,Snowball和Avalanche。

它是如何工作的?

白皮书说,“受八卦算法的启发,这个新家族通过一种刻意的亚稳态机制获得了安全性。”具体来说,系统反复随机化网络并将正确的节点指向同一个节点。结果就是运行。分析表明亚稳态是一种强大的技术,虽然不是通用技术:它可以快速将大型网络移动到不可逆状态,尽管它并不总能保证这一点。

八卦算法是在对等网络中发生的一种通信,并且通常涉及对连接的节点进行随机采样然后接收信息。

Avalanche协议在很大程度上依赖于八卦协议的原理。它还使用网络节点的子采样来达成共识。

要了解Avalanche协议的工作原理,请考虑此方案。想象一下,如果网络中存在一些不受信任的节点,他们想要在两种颜色(例如蓝色或红色)之间进行选择。网络中的节点随机选择一些节点并向它们询问问题。

选择作为样本组一部分的节点将使用其选择的颜色返回挑战节点的答案。使用来自样本组的响应,挑战节点将看到网络倾向于某种颜色。随后,网络中的每个节点经历相同的过程,从而在网络内达成共识。

该协议可以描述为循环子样本投票过程。在样本组中,在第一轮投票之后颜色之间存在联系的情况下,第二轮投票将以指数方式降低重新出现的概率。此外,此后的每轮投票都将减少平局的机会。

该特征称为亚稳态; Avalanche协议旨在最终选择。共识协商机制的全部前提是确保网络上的节点之间的协议并避免可能的连接。 Avalanche的亚稳态协议旨在将网络引导至场景中的选择。

回到颜色选择示例,每轮投票,网络将开始看到节点喜欢哪种颜色。通过每轮投票,网络比上一轮更快地得出了这个结论。在某个阈值处,网络到达其最终状态,并且所有节点确定颜色。

利弊

Avalanche的功能使其能够支持令人难以置信的高速。火箭队声称只需要两秒钟就能达到最终状态。这意味着处理和验证事务只需要两秒钟。开发人员还认为Avalanche协议具有非常高的吞吐量,每秒可处理1,000到10,000个事务。

另一个重要特征是其坚固性。 Avalanche协议不需要知道或同意参与网络的节点的细节。网络不需要就参与者的身份达成一致,并且可以达成不可否认的共识。

雪崩协议也是一种有效的能源。因此,通过专门的八卦协议达成了基于共识的共识,消除了在工作证明和其他类似机制中使用相同数量的能量的需要。

此外,由于所有节点都相似且具有相同的功能,因此没有特殊类别的节点,例如比特币生态系统中的矿工。这减少了节点对网络的影响。它还增加了网络的拜占庭容错能力。简而言之,即使网络中50%的节点是不诚实或恶意的,网络仍然是安全的。

另一个重要特征(可以看作是优势或缺点)是不保证冲突交易的活动。这意味着如果不诚实的节点试图实现双重支付,Avalanche协议将无法就这两个操作达成一致。

与经典协议和中间协议相反,Avalanche协议不保证在这种情况下的选择。缺乏共识将导致资金损失。惩罚是任何加密货币系统的基本特征,Avalanche协议以一种有趣的方式解决了这个问题。缺乏活动保证会对任何故意的恶意活动产生负面影响。

尽管加密货币世界已表示支持Avalanche协议,但这一机制一直受到首席开发人员Vlad Zamfir的批评,他表示相信该协议并不像它声称的那样好或安全。他说:“它不是异步的,而是概率性的。”

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