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    區塊連技術

    深圳市區塊鏈系統開發

    未知 admin發布時間 2018-09-19 09:50

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    技術定義是:共識機制是一個群體決策的流程,群體中的個體會執行和支持對群體其他個人的決定。這是一個個體需要支持大多數人決定的解決方式,不管他們意愿如何。

    簡單地說,這僅僅是一個群體決策的方式,舉例說明,10個人的小團體,要決策出對他們所有人最有利的決定,每一個人都提出一個方案,但是大多數人只會支持那個對他們最有利的方案,而其他人只能服從這個決定,不管個人意愿如何。

    共識機制不僅僅是同意大多數同意的決定,同時需要同意那個對所有人都最有利的方案,因此,它是一個網絡共贏的決定。區塊鏈共識模型是在網絡世界中創造平等和公平,用于達成共識的共識系統叫做共識理論。

    區塊鏈共識模型包括以下內容:

    1. 達成一致:機制將收集群體中所有一致意見
    2. 合作:群體中每個人都是為了更好地達成一致,從而群體利益一致
    3. 合作:個體都考慮群體,而不考慮他們個人利益
    4. 平等的權利:每一個個體參與者都有相同投票的權利,這意味著每一個人的投票都非常重要
    5. 參與:每個在網絡中的個體都需要參與投票,沒有人能夠逃避或者僅僅在集體中而不投票
    6. 積極性:群體中每個成員都是相同的活躍度,沒有人需要承擔群體中的更多的責任

    不同的共識機制:

    1

    拜占庭容錯是一個特殊錯誤事項的系統,它叫拜占庭將軍問題。你可以在一臺分布式計算機系統中經歷這種情形,通常是共識系統失靈。

    系統組件處理更加相互沖突的信息,共識系統只有在所有因素都正常工作的狀態下才能正常工作。因此,當其中一個系統組件失靈的時候,會導致整個系統奔潰。

    失靈的組件通常是由拜占庭容錯系統的不一致導致,這也是為什么這些去中心化網絡的共識系統使用感并不理想。

    專家稱之為“拜占庭將軍問題”,是否仍然令人困惑?讓我用一個共識的例子來說明。

    想象有一群將軍,每個將軍都有一支他們自己的拜占庭戰士隊伍。他們將要攻占一座城市,因此他們需要計劃攻占的戰術。

    你可能會認為這是徒勞的,因為這個只是一個小問題。將軍們可以通過一個信使來溝通,但是當中一些背信棄義的將軍可能試圖破壞整個攻占計劃。

    他們可以通過信使傳達一些不真實的信息,甚至信使可能是敵人派來潛伏的臥底。

    信使也有可能傳達錯誤的信息蓄意破壞整個攻占計劃。

    這就是為什么需要小心謹慎。,所有將軍們必須達成了一致的攻占決定;第二,保證不會出現任何的叛徒,否則整個任務都會失敗。

    這看起來很簡單,但實際上,并不是。根據研究,平均3n+1個將軍中就會有n個叛徒出現,4個將軍對付一個叛徒,這也是相當棘手了。

    拜占庭問題主要就是為了達成一致。即使出現一個錯誤,節點們也不能達成一致,或者將達成一致的難度系數提高。

    另外,共識機制并不是真的解決這類型問題,它們的初衷是在任何情況下都能夠達成一個特殊目標。區塊鏈共識模型將比拜占庭更加可靠,以及容錯性更高。

    重新看一下區塊鏈技術,獲得一個整體網絡的全貌 ——組織數據庫的新方式 ——可以存儲網絡中任何變化的內容 ——所有數據都將像物質一樣被放進區塊中

    因此,在區塊鏈中你將不會看到任何去中心化,這是因為區塊鏈本身不提供去中心化的環境。這也是為什么我們需要共識機制來保證我們的系統是完全去中心化的。

    因此,區塊鏈技術僅僅是創造了一個結構化的數據庫,并不會執行去中心化的流程。這就是為什么區塊鏈技術被稱為去中心化網絡的架構而已。

    這個方式相當簡潔。區塊鏈共識模型僅僅是達成一致的方式,然而任何去中心化系統都離不開共識機制。

    節點是否相互信任也不重要,網絡會遵循一定的原則去達成集體的一致。因此,你需要了解所有類型的共識機制。

    目前為止我們沒有發現有某一種共識機制存在所有區塊鏈技術項目中的。我們來看一下不同的共識機制。

    • Proof-of-Work 工作量證明
    • Proof-of-Stake 權益證明
    • Delegated Proof-of-Stake 委托權益證明
    • Leased Proof-Of-Stake 租用權益證明
    • Proof of Elapsed Time 過去時間證明
    • Practical Byzantine Fault Tolerance 實用拜占庭容錯
    • Simplified Byzantine Fault Tolerance 簡單拜占庭容錯
    • Delegated Byzantine Fault Tolerance 委托拜占庭容錯
    • Directed Acyclic Graphs 有向非循環圖
    • Proof-of-Activity 活動量證明
    • Proof-of-Importance 重要性證明
    • Proof-of-Capacity 容量證明
    • Proof-of-Burn 燃燒證明
    • Proof-of-Weight 重量證明

    Proof of Work工作量證明

    工作量證明是個區塊鏈共識機制。許多區塊鏈項目都是用共識機制來驗證交易以及產生相關區塊的。

    去中心化賬本系統收集所有關于區塊的信息,然而需要一個對所有交易區塊作特殊貢獻的角色。

    承擔這些任務的所有個體節點叫礦工,它們完成這些任務的過程叫“挖礦”。

    這項技術背后最核心的原則是解決復雜的數學問題以及很容易得到答案。

    這個數學問題是什么?這些數學問題就是,消耗大量計算機計算能力,去解決哈希函數(Hash Function),或者在不知道輸入值的情況下找到輸出值,另外一個就是整數分解(integer factorization),這也包含大量猜謎過程。

    服務器遭受DDoS攻擊或者去解決共識系統難題需要消耗大量算力,這時礦工就派上用場。用數學等式解決整個問題的答案就叫哈希。

    然而工作量證明有很多缺陷。由于網絡增長得過于龐大,需要消耗大量算力,這個過程也增加了系統整體的敏感性。

    2

    為什么系統變得如此敏感?

    區塊鏈共識順序依靠準確的數據和信息。然而系統速度極慢。如果一個問題非常復雜,將耗費大量時間去產生一個區塊。

    交易被延遲,然后整個工作流程將停滯。如果區塊產生問題不能在一定時間內解決,那么區塊產生將成為一個幻想。然而如果問題被系統很容易解決了,這又可能導致DDoS攻擊。同時,解決方案需要被進一步仔細檢查,因為不是所有節點都能夠發現潛在的錯誤。

    如果他們能夠做到,網絡將失去最重要的特性——透明。

    工作量證明如何應用在一個區塊鏈網絡中?

    首先,礦工解決所有猜謎問題,然后產生新區塊,然后驗證交易。無法說明一個猜謎難題有多復雜,這取決于用戶數量值,當時算力的最小值,以及網絡整體容量。

    新區塊在哈希函數被解決之后產生,以及每一個新產生區塊都包含前一個區塊的哈希函數值。通過這種方式,網絡增加了保護性以及可以組織任何暴力攻擊。一旦一個礦工解決了謎題,一個新區塊將產生,然后交易信息被驗證。

    工作量證明共識機制實際被用于何處?

    被應用最廣泛的就是比特幣,比特幣是個采用這種共識機制的加密數字貨幣。區塊鏈共識模式允許根據網絡整體算力,動態改變算力謎題的難度。

    產生一個新區塊需要10分鐘。其他加密貨幣例如萊特幣,也是采用同樣的共識機制。

    另外一個工作量證明的區塊鏈,以太坊,平臺上3-4個大項目都是采用工作量證明。然而,以太坊在逐漸過渡至權益證明。

    為什么區塊鏈技術優先采用工作量證明?

    為什么其他區塊鏈項目會優先采用工作量證明?這是因為工作量證明提供DDoS攻擊保護,以及降低整體權益挖礦。

    工作量證明給黑客攻擊造成不小的難度,因為整個系統有大量算力以及其他要求。這就是為什么雖然黑客能攻擊區塊鏈共識模型,但需要耗費大量時間,以及攻擊難度會使整體成本過高。

    另外,沒有礦工能夠左右整個網絡,因為決策不是根據金錢數量,而是根據你擁有能夠創造新區塊的算力決定的。

    工作量證明共識機制主要受到的批評?

    沒有一個共識機制是完美的,工作量證明也不例外。它有許多優點,同時也帶來很多缺陷。主要被詬病以下方面:

    區塊鏈網絡包含數百萬計的用于解決哈希問題的定制芯片,這個過程要求大量的能源支撐。

    目前,比特幣擁有每秒200億哈希算力。網絡中礦工使用一些特殊設計的芯片,這為網絡增加了一層防止僵尸網絡攻擊(botnet attack)的保護。工作量證明的區塊鏈網絡的保護層消耗大量密集型能源。算力的增加逐漸成為全球能耗的一個問題——礦工也面臨增加大量電力成本。

    解決這個問題的方式是尋找便宜的能源。

    • 礦工的中心化
    由于能耗問題,工作量證明也轉向便宜電力能源作為解決方案。然而,主要的問題是比特幣大礦工數量的增加。在一定時間內,大礦工會因為擁有大量算力,而嘗試對挖礦系統制定新規則。這樣會造成一個去中心化網絡中逐漸中心化。這也是工作量證明共識機制面臨的另外一個重大問題。

    什么是51%攻擊?

    這是一個由可以控制大多數用戶,或者占領多數挖礦能力的人(或節點、或群體)發動的攻擊。在這種情形下, 攻擊者有足夠的算力去控制網絡中的一切。

    舉例,想象一個情形,當Alice向Bob通過區塊鏈網絡發送一些加密貨幣,然而Alice被卷入這場攻擊中,而Bob沒有。這個轉賬交易雖然發生了,但是攻擊者通過區塊鏈的分叉,阻止了任何加密貨幣的轉賬。

    另外一個情形,礦工如果加入了其中一個陣營,他們算力會繼續在這些區塊后產生驗證區塊,這也是為什么更加短的區塊鏈會被拒絕驗證。同樣,Bob也無法接收轉賬。

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