AITD小課堂第十五課:共識機制

分散式網路中心必須要解決的一個至關重要的問題就是拜占庭將軍問題,而區塊鏈作為分散式網路中的典型代表,則採用了一系列新型的技術來解決這個問題。而這個技術就叫做共識機制,簡單來說,共識機制就是一種規則,每個節點必須遵守。

共識機制同樣作為區塊鏈的四大核心技術之一,在區塊鏈網路中主要起到了協調全節點賬目保持一致的作用。

我們都知道,區塊鏈是去中心化的,基於分散式賬本的技術,每個人都可以自由地加入進來,成為其中的一個節點。但比如我作為一個節點加入進來,有一筆資料是這樣處理的;而另一個人是以另一種方式處理的。我們兩個誰都說服不了誰,許可權又是平等的,這樣整個網路就很容易發生分歧,從而產生混亂。此外,在這種環境下,我和其他的節點相互不認識,又沒有一箇中心化的權威機構來做擔保。我怎麼確定其他人處理的資料沒問題?

AITD小課堂第十五課:共識機制

所以說,在去中心化的環境下,沒有一個比較中心化的節點能做決策協助網路執行。中本聰為了解決這個問題,想了個辦法:不能讓所有節點都有資格傳送資訊,而是給發信息設定了一個條件:“工作量”,節點們同時做一道算術題,誰先算完,誰才能獲得給其他節點發資訊的資格。而其他節點在收到資訊後,必須採用加密技術進行簽字蓋戳,以確認身份。然後再繼續做題,做對題的再繼續發……對這種先後順序達成共識的演算法,就是共識機制,而工作的過程被稱為“挖礦”。

AITD小課堂第十五課:共識機制

這樣就能在一個沒有中心化節點存在的情況下,既能讓每個節點比較統一地做一件事,又能保證每個節點的小資料庫之間資料一致,從而令分散式網路比較有序的去執行。所以,共識機制更像是一種制度,如果把區塊鏈當成一個社會,那麼共識機制就是這個世界的法律,人人都得遵守。這條法律,不僅解決了信任問題,更維護著整個區塊鏈社會的正常執行,也是讓區塊鏈得以被全世界逐步接受和認可的最大幕後功臣,它的出現讓網際網路、陌生人之間,在沒有第三方作為信用背書的情況下的一切交易變成可能,它賦予了機械的程式碼以人性和溫度。

目前的共識機制主要有POW、POS、DPOS、BPFT、dBFT、Pool驗證池。

POW就是人們所熟知的比特幣挖礦,透過計算出一個滿足規則的隨機數,即獲得本次記賬權,發出本輪需要記錄的資料,全網其它節點驗證後一起儲存。可實現完全去中心化,節點自由進出。乾的越多,收的越多。

POS即權益證明,是POW的升級的共識機制。根據每個節點所佔代幣的比例和時間,以此等比例的挖礦難度,從而加快找隨機數的速度。持有越多,獲得越多。

DPOS是股份授權證明機制,類似於董事會投票,持幣者投出一定數量的節點,代理他們進行驗證和記賬。

PBFT,全稱為使用拜占庭容錯演算法。是一種狀態機副本複製演算法,即服務作為狀態機進行建模,狀態機在分散式系統的不同節點進行副本複製,每個狀態機的副本都儲存了服務的狀態,同時也實現了服務的操作。

dBFT:授權拜占庭容錯演算法,由權益來選出記賬人,然後記賬人之間透過拜占庭容錯演算法來達成共識。

Pool驗證池,基於傳統的分散式一致性技術建立,並輔之以資料驗證機制,是目前區塊鏈中廣泛使用的一種共識機制。Pool驗證池不需要依賴代幣就可以工作,在成熟的分散式一致性演算法(Pasox、Raft)基礎之上,可以實現秒級共識驗證,更適合有多方參與的多中心商業模式。

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