AVAX(Avalanche)——从“雪花”到“雪崩”,共识机制的创新者
在区块链行业中,共识机制是无法避开的话题。我们需要思考,计算机与计算机之间是如何达成一致的?如何防止个别节点作恶?如何保证通信的正确性?而这一切都需要依赖于共识机制,人们也一直在不断探索更合理的共识机制来解决去中心化的信任问题,
共识机制的历史
在去中心化网络中,曾经有两类典型的共识机制,一种是经典共识协议,另一种是中本聪共识协议。
经典共识协议延续了人类达成共识的思路。在我们日常生活中,一个群体需要来进行决策时,会需要每个人对该提案进行投票,表示赞成或者反对。而经典共识协议也是如此,当一笔交易发起之后,每一个验证者(计算机)会对此进行投票选择接受或者拒绝这笔交易。
经典共识协议的优势和劣势很明显,通过简单的投票可以实现确认速度非常快。但是与此同时,因为需要防止造假、欺骗等行为的出现,这使得参与者不可以是一个匿名身份的无名之辈,所有参与者都需要知道其他参与者的信息。这也很大程度上限制了经典共识协议的大范围使用,也无法实现无许可的自由出入。因此在开放的区块链环境内,经典共识协议就不太适用了。
而在2008年,中本聪结合工作量证明、点对点网络等技术设计了中本聪共识,成为第二类广泛应用的共识协议。中本聪共识的优势在于它能够在开放网络下运行,验证者可以自由加入或者退出网络,但这是通过牺牲性能实现的,因此比特币网络虽然平稳运行了十几年,但一直面临着性能低下的问题。
后续虽然不断有新的共识机制出现,但也只是在这两种协议的基础上进行修改。在2015年时,Team Rockets团队发布了一篇研究论文《从“雪花”到“雪崩”:一种新型的亚稳态共识协议族》,文章内提出了一种名为“雪崩协议”的新式共识机制。
Avalanche 共识:从“雪花”到“雪崩”
在雪崩协议中,不需要所有验证者都参与投票,而是随机选择一组验证者作为样本询问当前状态。随后若验证者发现这个样本中大多数人的结果和自己不一样,则验证者修改自己的结果和该样本中多数人保持一致。之后再随机选择一个样本,重复同样的过程。所有节点都不断重复做取样、修改自己的状态、再取样的过程,直到所有节点基本达成一致。
假设现在网络中出现了两笔矛盾的双花交易,其中一部分节点收到了 A 交易;另一部分节点收到 B 交易。系统会随机选择一组节点询问,若样本中大多数是A,则样本中B交易的验证者将自己收到的交易修改为A。然后不断随机选择和修改……在经过数十轮甚至上百轮的取样之后,整个网络会一致变为A。
在极端情况下,一半节点收到 A 交易,一半 B 交易,网络需要上百次取样才能够达成一致。而一般情况下不会出现如此苛刻的条件,因此交易能够在数轮,也就是说1-2秒内达成确认。
通过这个网页(https://tedyin.com/archive/snow-bft-demo/#/snow)中的模型可以很好地看到雪崩共识机制的可视化效果。设置完参数后,可以清晰地看到网络间节点的沟通,就好像零碎的雪花,开始是随机崩塌,最后大面积崩塌,最终变成了成片的雪崩。可以说,“雪崩”这个词非常形象地描述了这个全新协议达成共识的过程。
雪崩协议综合了经典共识协议和中本聪共识协议二者的优势:既能有足够强的性能,吞吐量达到数千的同时做到秒级确认,又足够去中心化,允许成千上万的节点加入网络。
独特的三链结构
Avalanche 与其他公链不同,它在一开始就预配置了三条区块链:交易链(X-Chain)、平台链(P-Chain)和合约链(C-Chain)。
交易链是基于雪崩共识的DAG(有向无环图)架构区块链,主要用于交换资产,也就是创建和交易AVAX资产的平台。
DAG架构
合约链是基于雪人共识的线性区块链,负责运行EVM,主要用于智能合约。雪人共识是Avalanche在雪崩协议的基础上结合线性交易验证方式构建的共识模型。所以雪人共识与雪崩共识的区别就是,雪人共识是为线性区块链建立的,最终是有序的,而雪崩共识是基于DAG的系统,它的状态更接近于无序。
线性区块链
平台链是基于雪人共识的线性区块链,用于创建验证者、添加委托者、创建子网等任务。开发者可以使用平台链来创建自己的子网,子网不与主网共享其网络负载,而如果子网也在平台链上验证,那么子网可以共享主网的安全性。同时,子网和子网、主网之间也可以互操作,有点类似于Cosmos生态的万链互联。
Avalanche通过全新的共识机制以及独特的三链结构探索出新的区块链发展方向,试图打造出一个高性能、可扩展、可定制且安全的区块链平台,目前不少开发者已经在Avalanche上构建应用,感兴趣的朋友可以随时使用CoinEx Wallet体验一下。
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【更多信息】
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Avalanche共识协议白皮书:https://assets.website-files.com/5d80307810123f5ffbb34d6e/6009805681b416f34dcae012_Avalanche%20Consensus%20Whitepaper.pdf
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