共識機制

Why?爲什麼要使用共識機制

由於點對點網絡下存在較高的網絡延遲,各個節點所觀察到的事務先後順序不可能完全一致。因此區塊鏈系統需要設計一種機制對在差不多時間內發生的事務的先後順序進行共識。這種對一個時間窗口內的事務的先後順序達成共識的算法被稱爲“共識機制”。
共識算法解決的是分佈式系統對某個提案(Proposal),大部分節點達成一致意見的過程。提案的含義在分佈式系統中十分寬泛,如多個事件發生的順序、某個鍵對應的值、誰是主節點……等等。可以認爲任何可以達成一致的信息都是一個提案。對於分佈式系統來講,各個節點通常都是相同的確定性狀態機模型(又稱爲狀態機複製問題,State-Machine Replication),從相同初始狀態開始接收相同順序的指令,則可以保證相同的結果狀態。因此,系統中多個節點最關鍵地是對多個事件的順序進行共識,即排序。

活躍度證明(Proof of Activity,PoA)、消耗證明(Proof of Burn,PoB)、能力證明(Proof of Capacity, PoC)、消逝時間證明(Proof of Elapsed Time)、股權速率證明(Proof of Stake Velocity,PoSV)

工作量證明_PoW

理解示例:假定超市只有一個出口,付款時需要排成一隊,可能有人不守規矩要插隊。超市管理員會檢查隊伍,認爲最長的一條隊伍是合法的,並讓不合法的分叉隊伍重新排隊。新到來的人只要足夠理智,就會自覺選擇最長的隊伍進行排隊。這是因爲,看到多條鏈的參與者往往認爲目前越長的鏈具備越大的勝出可能性,從而更傾向於選擇長的鏈。

權益證明_PoS

權益證明(Proof of Stake,PoS),最早在 2013 年被提出,最早在 Peercoin 系統中被實現,類似現實生活中的股東機制,擁有股份越多的人越容易獲取記賬權(同時越傾向於維護網絡的正常工作)。

2017 年 8 月,來自愛丁堡大學和康涅狄格大學的 Aggelos Kiayias 等學者在論文《Ouroboros: A Provably Secure Proof-of-Stake Blockchain Protocol》中提出了 Ouroboros 區塊鏈共識協議,該協議可以達到誠實行爲的近似納什均衡,認爲是首個可證實安全的 PoS 協議。

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