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近30种共识算法的百科全书

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共识算法是所有区块链/ DAG的基础,这里列出所有主要的共识算法,并将评估它们的优缺点。以下是近30种共识算法的列表 —>

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共识算法是所有区块链/ DAG的基础。它们是区块链/ DAG平台中最重要的部分。没有它们(共识算法),我们将只留下一个愚蠢的,不可变的数据库。在这里,我们列出主要的共识算法,评估它们的优缺点。以下是30种共识算法的列表。

1.工作证明 

工作证明

优点:

  • 自2009年以来,它在野生网络进行了大量测试,并且今天也保持稳定;

缺点:

  • 慢;

  • 耗费大量能源,对环境不利;

  • 易受规模经济影响;

使用者比特币,以太坊, Litecoin,狗狗币等。

类型:竞争共识

说明:这是第一个共识算法(由Satoshi Nakamoto在他的文章中提出)创建分布式去中心信任共识并解决双重花费问题。POW并不是一个新的想法,但Satoshi将这个和其他现有概念「加密签名,merkle链和P2P网络」结合成一个可行的分布式共识系统,其中加密货币是第一个和基本的应用程序,是相当创新的。

它的工作方式是区块链的参与者(称为矿工)必须解决一个复杂但无用的计算问题,以便将一块交易添加到区块链中。

基本上,这是为了确保 矿工 投入一些资金/资源(采矿机器)来完成工作,这表明它们不会损害区块链系统,导致系统受到损害将导致投资损失,从而伤害自己。

可以在运行时更改问题的难度,以确保恒定的块时间。有时候,有一个以上的矿工同时解决问题。在这种情况下,矿工选择其中一个链条,最长的链条被认为是赢家。因此,假设大多数矿工在同一条链上工作,那么增长最快的将是最长和最值得信赖的。因此,只要矿工投入的工作中超过50%是诚实的,比特币就是安全的。

2.股权证明

优点:

  • 高效节能;

  • 对攻击者来说攻击更加昂贵;

  • 容易受规模经济;

缺点:

  • 无关紧要的问题;

使用者以太坊(很快), Peercoin, Nxt。

类型:竞争共识。

说明:创建股权证明作为工作证明(PoW)的替代,以解决后者的固有问题。在这里,你不必使用挖掘,而是必须在系统中拥有一些赌注(币)。因此,如果您持有10%的股份(币),那么你下一次开采的概率将为10%。

挖掘需要大量的计算能力来运行不同的加密计算以解决计算挑战。计算能力转化为工作证明所需的大量电力和电力。2015年,据估计,一笔比特币交易需要每天为1.57个美国家庭供电所需的电量。因此,为了节省电源浪费,引入了PoS。

在PoS中,“一美元是一美元”。例如,考虑10,000个矿工,每个花费1美元/分钟(8760万美元/年)可能比一个花费10,000美元/分钟的采矿池(尽管每年花费8,760万美元)的哈希能力更少。但是在PoS的情况下,你不能一次性使用它。这里一美元是一美元。因此,它不易受规模经济影响。

此外,攻击PoS系统比攻击PoW系统更昂贵。引用Vlad Zamfir

PoS重复51%攻击的成本情况就好像每隔一轮“你的ASIC农场被烧毁”一样。

  

你的ASIC农场被烧毁了

这意味着每次攻击PoS系统时都会丢失赌注,而在PoW中,如果攻击系统,则不会丢失采矿设备或硬币; 相反,你只是让它(攻击PoW系统)难以执行。

但是可能出现的一个问题是“没有利害关系”的问题,其中块生成器通过投票支持多个区块链历史(分叉)而没有任何损失,从而阻止了共识的实现。

 

在PoS中,你可以将你的资产放在链条的两边(“没有任何利害关系”的问题),而在PoW你不能在两边挖掘(因为它太难了)。

因为与工作量证明系统不同(你需要进行大量计算以扩展链),因此在几个链上工作的成本很低。许多项目试图以不同的方式解决这个问题(在进一步阅读中提到)。例如。如上所述,其中一个解决方案是惩罚不好的验证者。

3.延迟工作证明

优点:

  • 高效节能;

  • 提高安全性;

  • 可以通过间接提供比特币(或任何安全链)安全性来增加其他区块链的价值,而无需支付比特币(或任何安全链)交易的成本;

缺点:

  • 只有使用PoW或PoS的区块链才能成为这种共识的一部分。

  • 在“Notary Active”模式下,必须校准不同节点(公证节点和普通节点)的哈希值,否则,哈希值之间的差异可能会爆炸

使用者:Komodo

类型:协作共识

说明:延迟工作证明(dPoW)是一种混合共识方法,允许一个区块链利用通过二级区块链的散列能力提供的安全性。这是通过一组公证节点实现的,这些公证节点将第一个区块链中的数据添加到第二个区块链上,这将要求两个区块链被破坏以破坏第一个区块链的安全性。第一个使用这种共识方法的是 Komodo,它与比特币区块链相连。

dPoW

依赖于dPoW的区块链可以利用工作证明(PoW)或股权证明(PoS)共识方法来运作。它可以附加到任何所需的PoW区块链,但是,比特币的哈希率目前为dPoW保护的区块链提供了最大程度的安全性。

下图显示了各个记录与主要区块链及其附加的PoW区块链之间的关系: 

资源

dPoW系统中有两种类型的节点:公证节点和普通节点。64个公证节点由dPoW区块链利益相关者选出,以将来自dPoW区块链的已确认块添加(公证)到附加的PoW区块链上。一旦块完成,其哈希值将被添加到由33个公证节点签名的比特币交易中,从而在比特币区块链上创建dPoW块哈希记录,该记录已由大多数网络公证节点公证。

为了防止公证节点之间的采矿战争,这会降低网络的效率,科莫多设计了一种循环采矿方法,可以在两种模式下运行。“无公证”模式允许所有网络节点挖掘块,类似于传统的PoW共识机制; 但是,在“公证人活动”模式下,网络公证人将以显着降低的网络难度率进行挖掘。在该方案中,允许每个公证人以其当前难度率挖掘一个块,而其他公证节点必须在10倍高度挖掘并且所有正常节点将总是以公证节点的难度率的100倍挖掘。

但这会导致一些问题。正如我与Komodo创始人的一次谈话中所提到的那样,它可能会导致公证矿工的哈希值与普通矿工之间的差异很大:

 

dPoW系统旨在允许区块链在没有公证节点的情况下继续运行。在这种情况下,dPoW区块链可以根据其初始共识方法继续运行; 但是,它将不再具有附加区块链的附加安全性。 

资源

因此,延迟工作证明可以利用这种共识方法提高安全性并减少任何区块链的能耗。例如,由于Komodo使用Equihash散列算法来防止使用ASIC进行挖掘,并且它依赖于循环挖掘公证节点的方法,因此激励结构可以降低节点之间竞争导致过度使用能源或计算的可能性。功率。

此外,像Komodo这样的dPoW区块链可以通过间接提供比特币安全性而不需要支付比特币交易的成本来增加其他区块链的价值:使用dPoW的第三个区块链可以将自己附加到Komodo,随后附加到比特币。通过这种方式,dPoW区块链可以从比特币的高哈希率中受益,而无需直接连接到比特币区块链。

最后,系统内公证节点和正常节点的分离功能确保初始共识机制在公证节点失败的情况下继续运行。这种相互依赖性激励其他网络支持比特币网络的持续维护,而不会完全依赖其直接功能。

4.委托证明股权

 

优点:

  • 高效节能;

  • 快速EOS的阻塞时间为0.5秒;

缺点:

  • 有些集中;

  • 高风险的参与者可以投票自己成为验证者。

使用者BitShares,Steemit,EOS,Lisk,Ark

类型:协作共识

说明:在DPoS中,系统中的利益相关者可以选出将代表他们投票的领导者(证人)。这使得它比普通的PoS更快。例如。在EOS的情况下,21名证人一次当选,并且一组节点(潜在证人)保持待命状态,这样如果证人节点的某人死亡或做了一些恶意活动,那么它可以立即被新节点取代。证人收取生产积木的费用。费用由利益相关者确定。

通常,所有节点以循环方式一次一个地生成块。这可以防止节点发布连续的块,从而阻止他执行双重攻击。如果见证人的时段中没有产生阻止,则跳过该时间段,下一个证人产生下一个阻止。如果证人不断错过他的积木或发布无效交易,那么赌注者会将他投票并以更好的证人代替他。

在DPoS中,矿工可以合作制作积木,而不是像PoW和PoS那样竞争。通过部分集中创建块,DPoS能够比大多数其他一致性算法快几个数量级地运行。

它很快

 

5.权威证明 

权威证明

优点:

  • 高效节能;

  • 快速;

缺点:

  • 有些集中。可以在公共区块链中使用,但通常用于私有的区块链;

使用者POA.Network,Ethereum Kovan testnet,VeChain

类型:协作共识

说明:在基于PoA的网络中,事务和块由经过批准的帐户验证,称为验证程序。验证器运行软件,允许它们将事务放入块中。该过程是自动化的,不需要验证器持续监控其计算机。但是,它确实需要维护计算机(授权节点)不妥协。

要建立验证器必须满足的三个主要条件是:

  1. 必须在上正式验证身份,并且可以在公共可用域中交叉检查信息

  2. 必须难以获得资格,才能有权验证所获得和重视的区块。(例如:潜在的验证人需要获得公证书)

  3. 建立权威的检查和程序必须完全统一

PoA个人有权成为验证人,因此有动力保留他们获得的职位。通过将声誉附加到身份,激励验证者维护交易过程,因为他们不希望自己的身份与负面声誉相关联,从而失去了来之不易的验证者角色。

6.重量证明

重量证明

优点:

  • 高效节能;

  • 高度可定制和可扩展;

缺点:

  • 激励可能很难;

使用者Algorand

类型:竞争共识

说明:权重证明是基于 Algorand共识模型的共识算法的广泛分类。一般的想法是,在PoS中,您在网络中拥有的令牌百分比代表您“发现”下一个块的概率,在PoWeight系统中,使用其他一些相对加权的值。其中一些实现是声誉证明和空间证明。

7.声誉证明

 优点:

  • 适合私人,被允许的网络;

缺点:

  • 仅用于私有,许可的区块链;

使用者 GoChain

类型:协作共识

说明:类似于授权证明。

正如 GoChain所说:

声誉证明(PoR)共识模型取决于参与者保持网络安全的声誉。参与者(块签名者)必须具有足够重要的声誉,如果他们试图欺骗系统,他们将面临重大的财务和品牌后果。这是一个相对的概念,因为几乎所有企业都会因为试图欺骗而遭受重大损失,但是大公司通常会有更多的损失,因此被选择使用较少的公司(较小的企业)。

一旦公司证明声誉并通过验证,他们就可以作为权威节点投票进入网络,此时,它的运作方式类似于权威证明网络(PoA),其中只有权威节点才能签署和验证块。

8.经过时间的证明

 

经过时间的证明

优点:

  • 参与成本低。因此,更多的人可以轻松参与,从而实现分布式;

  • 所有参与者都很容易验证领导者是否合法选择;

  • 控制领导人选举过程的成本与从中获得的价值成正比;

缺点:

  • 即使它很便宜,你也必须使用专门的硬件。因而无法大规模采用;

  • 不适合公共区块链;

使用者HyperLedger Sawtooth

类型:竞争共识

说明: PoET是一种共识机制算法,通常用于许可的区块链网络,以决定网络上的采矿权或区块获胜者。许可的区块链网络是那些要求任何潜在参与者在被允许加入之前识别自己的网络。基于公平彩票系统的原则,其中每个节点同样可能成为赢家,PoET机制基于在最大可能数量的网络参与者之间公平地获得获胜的机会。

PoET算法的工作如下。网络中的每个参与节点需要等待随机选择的时间段,并且完成指定等待时间的第一个节点赢得新块。区块链网络中的每个节点都会生成随机等待时间,并在指定的持续时间内进入休眠状态。首先唤醒的那个 - 即具有最短等待时间的那个 - 唤醒并向区块链提交新块,向整个对等网络广播必要的信息然后重复相同的过程以发现下一个块。

PoET网络共识机制需要确保两个重要因素。首先,参与节点真正地选择确实是随机的时间而不是参与者为了获胜而故意选择的较短持续时间,并且两个,获胜者确实已经完成了等待时间。

PoET概念是由着名芯片制造巨头英特尔于2016年初发明的。它提供了一个现成的高科技工具来解决“随机领导者选举”的计算问题。

根深蒂固的机制允许应用程序在受保护的环境中执行受信任的代码,这确保满足两个要求 - 用于随机选择所有参与节点的等待时间和获胜参与者的等待时间的真正完成 - 。

在安全环境中运行可信代码的机制还负责网络的许多其他必需品。它确保可信代码确实在安全环境中运行,并且不会被任何外部参与者改变。它还确保结果可由外部参与者和实体验证,从而提高网络共识的透明度。

PoET控制共识过程的成本并使其保持灵活性,以使成本与过程中产生的价值保持成比例,这是加密货币经济继续蓬勃发展的关键要求。

9.容量证明,即空间证明

 

空间证明

优点:

  • 与PoW类似,但使用空间而不是计算。因此非常环保;

  • 可用于恶意软件检测,通过确定处理器的L1缓存是否为空(例如,有足够的空间来评估PoSpace例程而没有缓存未命中)或包含拒绝被驱逐的例程;

  • 可用于反垃圾邮件措施和拒绝服务攻击防范;

缺点:

  • 激励可能是一个问题;

使用者Burstcoin,Chia,SpaceMint

类型:协作共识

说明:空间证明 PoSpace),也称为容量证明 PoC),是一种通过分配非平凡数量来表明对服务(例如发送电子邮件)具有合法权益的方法。内存或磁盘空间来解决服务提供商提出的挑战。该概念由Dziembowski等人制定。在2015年。(Ateniese等人的论文,同时也称为空间证明,实际上是一种记忆难度的工作证明协议。)

空间证明与工作证明非常相似,除了使用存储而不是计算。空间证明与记忆难度函数和可检索性证明有关,但也有很大不同。

空间证明是证明者发送给验证者以证明证明者已经预留了一定量空间的一段数据。为了实用,验证过程需要有效,即消耗少量的空间和时间。为了稳健,如果证明者实际上没有保留所声称的空间量,则证明者应该很难通过验证。实现PoSpace的一种方法是使用难以卵石的图形。验证者要求证明者建立一个难以卵石图的标签。证明者承诺标签。验证者然后要求证明者在承诺中打开几个随机位置。

由于存储的通用性和存储所需的较低能源成本,空间证明被视为更公平和更环保的替代方案。

10.历史证明 

历史证明

使用者:Solana

说明:这里的基本思想是,您可以证明事务发生在事件之前和之后的某个时间,而不是信任事务上的时间戳。

当您拍摄“纽约时报”封面照片时,您正在创建一份证据,证明您的照片是在该报纸发布后拍摄的,或者您可以通过某种方式影响“纽约时报”的出版物。通过历史证明,您可以创建历史记录,以证明事件在特定时刻发生。  

 

 历史证明时间戳历史证明是一种高频可验证延迟功能。可验证的延迟功能需要特定数量的连续步骤进行评估,同时产生可以有效和公开验证的独特输出。

此特定实现使用顺序的预映像抗性散列,该散列连续运行,其中先前的输出用作下一个输入。定期记录计数和当前输出。

对于SHA256散列函数,如果没有使用2 12核的强力攻击,这个过程是不可能并行化的。

然后我们可以确定每个计数器在生成时已经过了实时,并且每个计数器的记录顺序与实时相同。

11.赌注速度证明

使用者 Reddcoin

说明:提出了股权证明(PoSV)作为工作证明(PoW)和股权证明(PoS)的替代方案,以保护对等网络并确认Reddcoin的交易,Reddcoin是专门为促进社交而创建的加密货币。数字时代的互动。PoSV旨在鼓励所有权(股权)和活动(Velocity),它直接对应于Reddcoin作为真实货币的两个主要功能:价值存储和交换媒介。Reddcoin也可以作为异构社会背景下的帐户单位。

12.重要性证明

 

重要性证明

优点:

  • 在评估股权时比PoS更好;

使用者 NEM

说明: NEM的共识网络不仅取决于硬币的数量,还取决于生产系统行动应该获得报酬的可能性。放置区块的可能性是各种因素的组成部分,包括恶名(由不同目的设计的框架控制),平衡以及进出该位置的交易数量。这被称为重要性计算。这为“有用的”系统成员提供了更全面的图像。

为了有资格进行重要性计算,用户需要在其余额中至少有10,000个XEM。考虑到XEM的流通量不到90亿,无论如何都要实现这一目标并不过分。这个10,000 XEM的阈值有可能在未来发生变化,但目前仍然是相同的。但重要性计算是利用特定算法完成的,而不仅仅是其份额的概率和大小。

同样重要的是要注意NEM的重要性证明能够抵抗任意操纵。使用共识的潜在机制减轻Sybil攻击和循环攻击。同样重要的是要记住重要性的证据不是赌注的证明,尽管很容易在两者之间找到相似之处。

13.烧伤证明 

烧伤证明

使用者 Slimcoin,TGCoin

说明:凭借燃烧证明,您可以通过将硬币发送到无法挽回的地址来“烧掉”硬币,而不是将钱投入昂贵的计算机设备中。通过将您的硬币投入永不落地,您将获得终身特权,可以根据随机选择过程在系统中进行挖掘。

根据燃烧证据的实施方式,矿工可能会烧掉本国货币或替代链的货币,比如比特币。你燃烧的硬币越多,被选中开采下一个街区的机会就越大。

随着时间的推移,您在系统中的利益会衰减,因此最终您将需要燃烧更多的硬币以增加您在彩票中被选中的几率。(这模仿比特币的采矿过程,你必须不断投资更现代的计算设备来维持散列能力。)

虽然刻录证明是工作证明的有趣替代方案,但该协议仍然不必要地浪费资源。另一个批评是,采矿权只是那些愿意焚烧更多钱的人。

14.身份证明

身份证明

说明:身份证明(PoI)是一种加密证据(数据片段),它告诉任何用户知道与授权身份进行比较并以加密方式附加到特定事务的私钥。来自某个组的每个人都可以创建一个PoF(仅一个数据块)并将其呈现给任何人,例如提供给处理节点。

15.活动证明

使用者Decred

说明:为了避免恶性通货膨胀(当太多货币泛滥系统时会发生什么)比特币只会产生2100万比特币。这意味着,在某些时候,比特币区块奖励补贴将结束,比特币矿工将只收取交易费用。

有些人推测这可能会导致“ 公地悲剧 ” 导致的安全问题,人们会以自身利益行事并破坏系统。因此,活动证明被创建为比特币的替代激励结构。活动证明是一种混合方法,结合了工作证明和赌注证明。

在活动证明中,采矿以传统的工作证明方式开始,矿工们正在竞相解决加密难题。根据实现,挖掘的块不包含任何事务(它们更像模板),因此获胜块将仅包含标题和矿工的奖励地址。

此时,系统切换到桩的证明。基于标题中的信息,选择随机的验证器组来对新块进行签名。验证器拥有的系统中的硬币越多,他或她被选中的可能性就越大。一旦所有验证器签名,模板就会成为一个完整的块。

如果某些选定的验证器不可用于完成块,则选择下一个获胜块,选择一组新的验证器,依此类推,直到块接收到正确数量的签名。矿工和在区块上签字的验证人之间分摊费用。

对活动证明的批评与两个工作证明(挖掘块需要太多能量)和桩的证据(没有任何东西阻止验证者进行双重签名)相同。

16.时间证明

使用者:Chronologic

说明:时间证明由 Chronologic引入。他们正计划建立一个单独的区块链。正如他们的首席开发人员所说:

这里的问题是,可以存储在变量中的最大数字是1076数量级。这使我们很难处理时间和令牌的生成。


17.存在证明

存在证明

使用者Poex.io,HeroNode,DragonChain

说明:存在证明是一种在线服务,它通过比特币区块链中的带时间戳的事务来验证特定时间内计算机文件的存在。

它于2013年作为开源项目推出。它由Manuel Araoz和Esteban Ordano开发。

用例:

  • 数字签署协议,不泄露实际内容;

  • 在不泄露实际数据的情况下展示数据所有权;

  • 记录时间戳;

  • 证明所有权;

  • 检查文档完整性;

18. Ouroboros

使用者Cardano

说明: Cardano使用的股权证明(具有严格的安全保证)的变体。

19.可回收性证明

使用者:Microsoft

说明:一个可恢复性的证明(POR)是由文件系统(证明)到客户端(验证)的紧凑证明,一个目标文件 ˚F是完整的,在这个意义上,客户端可以完全恢复。由于POR比 F本身的传输具有更低的通信复杂性,因此它们是用于高保证远程存储系统的有吸引力的构建块。它作为云计算系统的一致性算法非常有用。

20.拜占庭容错

拜占庭的问题

优点:

  • 快速、可扩展性;

缺点:

  • 通常用于私有,许可的网络;

使用者Hyperledger Fabric,Stellar, Ripple,Dispatch

说明:这个经典问题是分布式计算,通常用拜占庭将军解释。问题是几个拜占庭将军和他们各自的拜占庭军队部分已经包围了一座城市。他们必须一致决定是否进行攻击。如果一些将军在没有其他将军的情况下进攻,他们的围攻将以悲剧告终。将军们通常按距离分开,必须传递信息才能进行交流。一些加密货币协议使用某种版本的BFT达成共识,每种都有各自的优点和缺点:

实际的拜占庭容错(PBFT):这个问题的第一个解决方案之一是创造了实用的拜占庭容错。目前正由Hyperledger Fabric使用,只有少数(<20,之后事情稍微有点)预先选定的将军PBFT运行效率极高。优点:高交易吞吐量缺点:集中/许可

联邦拜占庭协议(FBA): FBA是Stellar和Ripple等货币使用的拜占庭将军问题的另一类解决方案。在一般的想法,是每一个拜占庭一般情况下,对自己负责的链,因为他们一进来就建立真相排序消息。在Ripple中,将军(验证者)由Ripple基金会预选。在Stellar中,任何人都可以成为验证器,因此您可以选择要信任的验证器。

由于其令人难以置信的吞吐量,低交易成本和网络可扩展性,我相信FBA类的一致性算法是我们发现的最佳分布式共识。

21.委托拜占庭容错(dBFT)

优点:

  • 快速、可扩展性;

缺点:

  • 事实上,很有可能成为根链,可能有很多链条;

使用者:Neo

说明: dBFT称为委托拜占庭容错,这是一种拜占庭容错共识机制,可通过代理投票大规模参与共识。NEO令牌的持有者可以通过投票选择其支持的簿记员。所选择的簿记员组通过BFT算法达成共识并生成新块。NEO网络中的投票是实时的,而不是按照固定的期限进行。

对于由n个共识节点组成的共识系统,dBFT为f = [(n-1)/ 3]提供容错。该容错还包括安全性和可用性,能够抵抗一般和拜占庭故障,并且适用于任何网络环境。dBFT具有良好的最终性,这意味着一旦确认是最终的,该块就不能分叉,并且不会撤销或回滚该事务。

在NEO dBFT共识机制中,生成一个块大约需要15到20秒,交易吞吐量最高可达到约1,000 TPS,这在公共链中表现出色。通过适当的优化,有可能达到10,000 TPS,从而可以支持大规模的商业应用。

dBFT结合了数字身份技术,这意味着簿记员可以是个人或机构的真实姓名。因此,由于对它们的司法判决,可以冻结,撤销,继承,检索和转让所有权。这便于在NEO网络中注册合规金融资产。NEO网络计划在必要时支持此类行动。

22. RAFT

RAFT共识

优点:

  • Paxos更简单的模型,但提供相同的安全性;

  • 实施多种语言版本;

缺点:

  • 通常用于私有的,经过许可的网络;

使用者IPFS Private Cluster,Quorum

说明: Raft是一种共识算法,旨在替代 Paxos。它通过逻辑分离比Paxos更容易理解,但它也被正式证明是安全的,并提供了一些额外的功能。Raft提供了一种在计算系统集群中分布状态机的通用方法,确保集群中的每个节点都同意一系列相同的状态转换。它有许多开源参考实现,具有 Go, C ++, Java和 Scala中的完整规范实现。

筏通过当选的领导者达成共识。筏集群中的服务器是领导者或追随者,并且在选举的精确情况下可以是候选者(领导者不可用)。领导者负责将日志复制到关注者。它通过发送心跳消息定期通知追随者它的存在。每个跟随者都有一个超时(通常在150到300毫秒之间),在此期望来自领导者的心跳。接收心跳时重置超时。如果没有收到心跳,则关注者将其状态更改为候选人并开始领导者选举。

23.恒星共识 

恒星共识

优点:

  • 分散控制;

  • 低延迟;

  • 灵活的信任;

  • 渐近安全;

使用者:Stellar

说明:它基于联邦拜占庭协议(如上所述)。恒星共识协议(SCP)提供了一种达成共识的方法,而不依赖于封闭系统来准确记录金融交易。SCP有一套可证明的安全属性,可以优化安全性而不是活跃度 - 如果节点分区或行为不当,它会阻止网络的进展,直到达成共识。SCP同时享有四个关键属性:分散控制,低延迟,灵活信任和渐近安全性。

24.可信性证明

 

可信证明

优点:

  • 通过使用Servi的概念(在解释中提到),使传统的PoS更加分散;

  • 与传统PoS相比,快速完成;

使用者IOST

说明:传统的利益证明共识机制面临的主要挑战是集中化的趋势。为了降低这种风险,IOST引入了 Servi既衡量用户对社区的贡献,也鼓励成员为IOSChain的持续发展做出贡献。它具有以下属性:

  • 不可交易:由于 Servi不是作为交换媒介而设计的,因此 Servi不能以任何方式进行交易或交换。

  • 自毁:在验证块后,系统将自动清除验证器拥有的 Servi余额。通过这种方式,具有高可信度得分的节点可以轮流验证块,以确保公平块生成过程。

  • 自行发放: 在某些贡献之后, Servi将自动生成并存入用户账户,例如提供社区服务,评估其他实体提供的服务和/或进行其他特殊贡献。


传统的区块链系统在安全性和吞吐量之间存在固有的权衡,具体取决于分片大小。具有大量小碎片的系统可提供更好的性能,但对不良参与者提供的弹性较小,反之亦然(Casper也面临的问题之一)。为了以保持安全和提高吞吐量的方式打破权衡,IOST为IOSChain提出了一种创新的可信度证明(PoB)共识协议。PoB保证节点行为不端的可能性微乎其微,同时通过size-one-shard显着增加事务吞吐量。

可靠性证明共识协议使用分片内可信第一方法。该协议将所有验证者分为两组,一个可信联盟和一个正常联盟。可信的验证器在第一阶段快速处理交易。之后,普通验证人在第二阶段对交易进行抽样和验证,以提供最终结果并确保可验证性。节点被选入可信联盟的机会由可信度得分决定,该可信度得分由多个因素(例如,代币余额,对社区的贡献,评论等)计算。具有较高可信度得分的人更有可能被选入可信联盟。可信的验证器遵循程序来确定已提交的交易及其订单的集合,并按顺序处理它们。可信的验证器也形成较小的组 - 每组一个验证器。交易将在这些可信的验证者之间随机分配。因此,它们产生具有极低延迟的较小块。

但是,由于只有一个节点正在执行验证,因此可能会引入安全问题。因此,行为不当的验证者可能会犯下一些损坏的事务。为了解决这个安全问题,他们指定了一个采样概率,即普通验证器将对事务进行采样并检测不一致性。如果验证器被检测为不当行为,它将丢失系统中的所有令牌和声誉,而被欺诈的用户将获得任何损失的补偿。可信的第一种方法使得处理事务处理速度非常快,因为只有一个(可信的)验证器正在进行验证,并且不太可能行为不端。

25.有向无环图

DAG共识

优点:

  • 由于其非线性结构,可高度扩展;

  • 快速;

  • 高效节能;

  • 立即实现终结;

缺点:

  • 智能合约的实施只能通过使用oracles来完成;

使用者Iota,HashGraph,Byteball,RaiBlocks / Nano

说明: DAG或有向非循环图是区块链的更一般形式。由于其独特的结构,它们因固有的高可伸缩性而广受欢迎。

基本上,在任何区块链系统中,我们都有一个线性结构,一个接一个的块被添加到链中。这使得区块链本身就很慢,因为这些区块不能平行地添加到链中。但是在并行添加DAG块/事务的情况下,每个块/事务确认多个先前块。这使得DAG具有固有的可扩展性。

有许多变化取决于:

  • 用于选择哪些先前块以验证也称为尖端选择算法的算法。

  • 如何完成交易顺序?

  • 如何达到最终目标?

26.Mokka

Mokka是共识协议,可抵御网络分裂和匿名攻击。该算法的主要目标是严格的法定人数,每个动作的验证(可能导致状态的改变)和强大的历史(没有重写日志的能力)。Mokka通过使用SSS和非对称加密技术解决了这些问题 - 作为投票和日志附加过程的一部分,以及用于验证日志安全性的商品树。根据mokka的说法,只有三个动作可能导致状态改变:投票,日志附加,八卦临时日志。

为了保护投票和日志追加流程,mokka使用以下方法:在每次投票期间,mokka生成一个特殊秘密(基于时间戳+期限),将其拆分为股份(通过SSS),并将每个共享发送给某个对等方。如果追随者投票给这位候选人,那么他就会签署该份额,并返回候选人。候选人验证签名+尝试恢复秘密(如果某些同伴发送错误的份额,他的投票将不被接受)。之后,候选人构建证明,这是一个编码的字符串,其中包含原始秘密+签名。然后,在每个状态变异(即日志附加)上,领导者使用此证明。有趣的是SSS秘密生成。根据规则,您可以创建具有恢复> 50%的能力的份额。例如,为了为具有5个节点的网络构建证明,您需要在投票过程中获得至少3个共享。

在mokka中使用Gossip协议将日志从跟随节点传输到领导节点(如果客户端使用跟随节点来推送新日志)。八卦协议将挂起的日志传递给领导者和其他粉丝。这提供了额外的备份,以防领导节点死亡,另一个跟随者可能成为领导节点,并接受此临时日志。至于安全方面,在将日志推送到八卦之前,获得此日志的节点必须使用其私钥对其进行签名。签名将由领导节点验证。如果签名有效 - 将获得日志,如果没有 - 那么它将被拉出。

目前,有一个实现,用打字稿编写,已经移植到浏览器(你可以在网站上玩它)。
此外,该解决方案具有协议的抽象,因此您可以编写自己的(它可以是TCP,UDP甚至zmq)。


—全文完—

本文由IPFS原力区编译,原文链接:
https://hackernoon.com/consensuspedia-an-encyclopedia-of-29-consensus-algorithms-e9c4b4b7d08f#subscribe-embed


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