一文理解區塊鏈共識機制的終結性
Winkrypto
2018-09-10 10:09
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理解終結性對於構建穩健的區塊鏈平台、選擇在何種平台之上開發應用程序至關重要。

編者按:本文來自鏈聞ChainNews(ID:chainnewscom),原文作者:Alexis Gauba,Mechanism Labs 聯合創始人,編譯:詹涓,經授權轉載。

今天,我刷卡買了一杯爽口的抹茶拿鐵。刷完卡,店家很篤定地為我做了這杯飲料。商戶確信這筆交易已經成功了,錢不會再原路返回到我的卡上,而是妥妥地進入他們的戶頭。換句話說,購買已經終結。不過實際上,信用卡的交易非常複雜,信用卡交易需要在60 天時才能最終完成,小額交易商家還可以接受刷卡消費,但大額交易,更願意接受支票或電匯。只有現金交易可即時實現「終結」。

在區塊鏈的場景中,終結性「finality」是指一旦提交到區塊鏈,所有格式正確的區塊都不會被撤銷。當用戶進行交易時,他們希望一旦其交易通過,交易就不會被任意更改或回滾。因此,在設計區塊鏈共識協議時,終結性就顯得至關重要。

二級標題

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對「終結性」進行分類

「概率上的終結性」是指,基於區塊鏈的協議提供的終結性,比特幣的中本聰共識就屬於此類。在這種情況下,包含交易的區塊在鏈中下沉越深,交易不被回滾的概率就越大。區塊越深,包含該區塊的分叉越可能是最長的鏈條。這就是為什麼在比特幣區塊鏈上,我們會建議等到一個交易獲得六個區塊確認時再確定其真實性,也就是說,等上大約一個小時的時間再完成交易,這樣就能確保交易被回滾的可能性非常低了。

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CAP 定理和終結性

雖然看起來絕對終結性比概率上的終結性更可取,但是在進行挑選時,仍然存在一些基本的權衡。

圖片描述

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PoS 共識中的終結性

以下是我們對一些主要的PoS 平台進行的分析:

Tendermint

Tendermint 實現了絕對終結性。任何在預投票或預提交中得到2/3 以上票數的區塊都可實現即時終結。這一過程持續進行下去,直到達1/3 或以上的驗證人不再做出積極反應,在這種情況下網絡會暫時中斷,由此可見,Tendermint 對一致性的青睞要超過了可用性。在對Tendermint 應用PoS 削減規則時,該協議也實現了經濟終結性。

Thunderella

Thunderella 的快速路徑提供了絕對終結性。任何獲得公證的最大交易序列都可以被視為經過確認的輸出。如果大於3/4 的快捷路徑委員會成員誠實且在線,申請人也是誠實的,那麼有效交易可即時確認。然而,快速路徑確認不同於整體的終結性,它是一種理想條件下的終結性。交易一旦被記錄在基礎區塊鏈上,就會完全確認,這既可以架設在鏈上,也可以基於BFT 算法。 Thunderella 在快速路徑失敗的情況下會推到基礎區塊鏈,由此可見,它優先考慮可用性。

Algorand

只要攻擊者控制該協議的貨幣價值不足總價值的1/3,Algorand 就可以保證分叉的概率可以忽略不計,從而允許協議以強同步方式運行,使得每個區塊達成最終協議。在弱同步中,Algorand 可能會分叉,但要使用拜占庭協議BA * 來協商選擇哪個分叉。這樣一來,當協議恢復到強同步時,Algorand 中的交易會最終確定。 Algorand 優先考慮一致性而非可用性,在不能接受候選區塊時,寧願選擇生成空區塊。

Ouroboros Genesis

Genesis 可以根據其區塊鏈的選擇規則,實現概率上的終結。這個規則為對於短程最多k 個區塊,其中k 是安全參數,遵循最長鏈;對於長程超過k 個區塊用充分性規則plenitude rule,意味著在當前鏈分叉後即時查看時間段,並選擇更高密度的鏈。

Casper FFG

Casper FFG 旨在為基於區塊鏈的系統提供絕對/經濟上的終結性,在委員會按股權加權獲得了2/3 以上絕對多數,即可簽署區塊。 Casper FFG 使用這種構建方式,即使攻擊者控制了底層區塊鏈的提案機制,出現衝突的檢查點也不可能最終完成。但是,由於FFG 提供了安全性,而提案機制提供了活躍度,因此對手可以拖延共識來阻止Casper 最終完成未來的檢查點。 FFG 優先考慮一致性,因為它不允許在未獲超過2/3 的驗證者同意的情況下完成檢查點。 FFG 還允許通過削減機制實現經濟上的終結。

Casper TFG

Casper TFG 通過具有不同容錯閾值的驗證者,實現絕對終結。也就是說,其協議是異步安全的拜占庭容錯,允許驗證者俱有不同的容錯閾值。

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