USD:【技术云图】PoS共识中验证人选举的随机方案(上)

从PoW到PoS共识机制的发展,其中面临着一个共同的问题「由谁产生区块」,如何安全高效地维护网络的运行,我们将利用两篇章节详细分析其中面临的难题,以及目前业界已有的解决方案和PlatON的解决方案。

区块链技术因其具有去中心化、不可篡改、可验证和可追溯性等特性,受到各国政府、金融机构和社会组织等高度重视。而作为区块链中的核心,「共识机制」决定了区块链的安全性、去中心化和可扩展性等重要性质,因此显得尤为重要。

最初比特币所提出的PoW共识机制,通过算力不断计算一个难题的解来获得记账权,造成资源浪费和低效率,另外各大矿池的算力垄断也导致其逐渐失去去中心化特性。

Yuga Labs赢得关于BAYC无聊猿知识产权诉讼案:金色财经报道,法庭文件显示,BAYC 母公司 Yuga Labs 在知识产权诉讼中赢得对加利福尼亚艺术家 Ryder Ripps 及其 BAYC 仿盘项目 RR/BAYC 的简易判决。

此前报道,Ryder Ripps 从 2021 年 12 月以来一直调查 BAYC 及其创建者 Yuga Labs,认为 BAYC 与互联网纳粹巨魔文化之间存在广泛的联系,并推出了 BAYC 仿盘 RR/BAYC 系列;去年 6 月 Yuga Labs 对 Ryder Ripps 提起诉讼,指控他们复制和销售 Bored Ape Yacht Club (BAYC)系列 NFT 并贬低其原创产品。2 月 7 日,2 月 7 日,Yuga Labs 与为 Ryder Ripps 的 BAYC 仿盘 RR/BAYC 系列建立网站和智能合约的 Thomas Lehman 达成诉讼和解。[2023/4/22 14:19:51]

随后StakingEconomyPoS共识机制被提出,其让获得记账权和拥有的权益相关,权益的占比和获得记账权的概率成正比。在该机制中,通过权益选择生产者节点和验证节点,由生产者节点提议区块,一组验证节点来对区块进行共识,以解决PoW机制中资源浪费,低效率等问题。

gate关于BOT快照问题的处理说明:gate发布公告称,按照官方要求gate将按照 2018年6月1日0:00的用户余额快照为所有BOT用户空投BOE, 为了给用户提供稳定公平的交易环境,预计到快照时间之后会出现剧烈砸盘,引起剧烈市场波动,因此预告会在快照之前关闭市场交易,重新公告开启交易时间。但是因为BOT交易市场延迟了5分钟关闭,造成部分用户抢先抛售和部分用户提前接盘。为了对每一个投资用户公平起见,gate回滚了BOT交易市场 2018年5月31日23:59:59 之后的5分钟数据。如果用户在此次回滚前因为买卖获得盈利,回滚后盈利消失,那么gate.io将补给用户盈利消失部分。[2018/6/1]

随机数方案

币网关于B11、B12云算力合约面临终止风险的预警通知:2018年以来,数字货币行情出现剧烈波动,主流币种市场价格较巅峰时下跌超过50%,目前数字货币行情进入调整下行通道。同时全网挖矿难度仍呈指数上涨,挖矿收益逐渐减少。币网运行的B11、B12云算力合约由于收益不足以抵消电费支出,2018年3月14日收益低于电费,3月15日已停止执行以来,目前已达20天,继2018年2月6日币网发布云算力合约中止预警以来,B11、B12云算力合约再次面临终止执行的风险。[2018/4/4]

本质上PoW和PoS都是在解决谁出块,如何安全高效地对区块达成共识,以维护一个分布式账本。

为了更好地实现去中心化和安全性,所选取出来的节点需要保证随机。所以如何获得一个大家都认同的、安全的、一致的随机数成为关键问题。

如果直接用区块内的数据来产生随机数,那么出块节点就可以通过调整区块内的数据来控制随机数的生成,优先获得记账权,从而达到操控链的目的。这将带来安全性问题,因此基于密码学的各大方案诞生了。

VRF

目前有不少团队使用VRF来生成随机数对选择区块生产者和验证者进行选择,每个节点私下利用随机数和权益秘密抽签,计算是否达到某个阈值,然后再将节点身份和区块同时公布,这样节点就能避免受到攻击被阻止出块,因此具有较高级别的安全性。整体方案具备后验性,但由于其秘密抽签的性质和每轮投票都更换验证人,因此需要多级步骤来对区块达成共识。

还有利用基于BLS门限签名生成随机数,通过随机数选择区块的生产者和验证组完成共识,使用阈值机制创造随机性解决了关键的「最后一个参与者」问题,即该协议中的最后一个参与者知道下一个随机值并可决定中止协议。但由于其各组成员事先确定,不具后验证性,缺乏一定的安全性,并且组内人员数量较大,需要保证大部分节点在线,通讯量巨大效率低下。

PVSS

验证人的选取是根据权益占比和概率选择区块生产者,而随机数是利用PVSS,多方协作生成,保证生成的结果既不可预测又不被Abort,并且通过FTS算法依据权益选取节点,整个选取过程随机并且去中心化,是第一个被工业界采用的学术界提出来的可证明是安全和健壮的PoS算法。

VDF

由斯坦福大学密码学教授DanBoneh等人在其论文Veri?ableDelayFunction中提出,VDF是一个数学函数能保证结果的唯一性和过程的串行性,该函数接受一些输入参数并且保证计算需要至少一定时间后才能得到结果,验证者可以根据输入参数快速验证结果的正确性。

由于VDF的特性可将其应用以增强安全性,例如在多方交互生成数据时或从某个来源获取数据时,不直接将结果应用而是将结果输入到VDF中,避免预知和操纵结果。

总结

各类实现方案各有千秋,各自从不同角度、不同目标做出不同的解决方案,但最终无论各类随机选取方案如何实现,它们都应该以保证去中心化、安全性和高性能为最终目标。

在下一篇文章中我们将介绍PlatON中验证人选举的随机方案,敬请期待!

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PEPE币COI:关于币赢上线ADA的公告

亲爱的Coinw用户:?币赢网Coinw平台将于北京时间2018年11月28日17:00开放艾达币的充值,并于2018年11月30日17:00正式开启交易。?币赢网Coinw感谢您的支持与关注.

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