AVAX（Avalanche）——從「雪花」到「雪崩」，共識機制的創新者

在區塊鏈行業中，共識機制是無法避開的話題。我們需要思考，計算機與計算機之間是如何達成一致的？如何防止個別節點作惡？如何保證通信的正確性？而這一切都需要依賴於共識機制，人們也一直在不斷探索更合理的共識機制來解決去中心化的信任問題，

 

共識機制的歷史

在去中心化網絡中，曾經有兩類典型的共識機制，一種是經典共識協議，另一種是中本聰共識協議。

 

經典共識協議延續了人類達成共識的思路。在我們日常生活中，一個群體需要來進行決策時，會需要每個人對該提案進行投票，表示贊成或者反對。而經典共識協議也是如此，當一筆交易發起之後，每一個驗證者（計算機）會對此進行投票選擇接受或者拒絕這筆交易。

 

經典共識協議的優勢和劣勢很明顯，通過簡單的投票可以實現確認速度非常快。但是與此同時，因為需要防止造假、欺騙等行為的出現，這使得參與者不可以是一個匿名身份的無名之輩，所有參與者都需要知道其他參與者的信息。這也很大程度上限制了經典共識協議的大範圍使用，也無法實現無許可的自由出入。因此在開放的區塊鏈環境內，經典共識協議就不太適用了。

 

而在2008年，中本聰結合工作量證明、點對點網絡等技術設計了中本聰共識，成為第二類廣泛應用的共識協議。中本聰共識的優勢在於它能夠在開放網絡下運行，驗證者可以自由加入或者退出網絡，但這是通過犧牲性能實現的，因此比特幣網絡雖然平穩運行了十幾年，但一直面臨著性能低下的問題。

 

後續雖然不斷有新的共識機制出現，但也只是在這兩種協議的基礎上進行修改。在2015年時，Team Rockets團隊發佈了一篇研究論文《從「雪花」到「雪崩」：一種新型的亞穩態共識協議族》，文章內提出了一種名為「雪崩協議」的新式共識機制。

 

Avalanche 共識：從「雪花」到「雪崩」

在雪崩協議中，不需要所有驗證者都參與投票，而是隨機選擇一組驗證者作為樣本詢問當前狀態。隨後若驗證者發現這個樣本中大多數人的結果和自己不一樣，則驗證者修改自己的結果和該樣本中多數人保持一致。之後再隨機選擇一個樣本，重復同樣的過程。所有節點都不斷重復做取樣、修改自己的狀態、再取樣的過程，直到所有節點基本達成一致。

 

假設現在網絡中出現了兩筆矛盾的雙花交易，其中一部分節點收到了 A 交易；另一部分節點收到 B 交易。系統會隨機選擇一組節點詢問，若樣本中大多數是A，則樣本中B交易的驗證者將自己收到的交易修改為A。然後不斷隨機選擇和修改……在經過數十輪甚至上百輪的取樣之後，整個網絡會一致變為A。

 

在極端情況下，一半節點收到 A 交易，一半 B 交易，網絡需要上百次取樣才能夠達成一致。而一般情況下不會出現如此苛刻的條件，因此交易能夠在數輪，也就是說1-2秒內達成確認。

 

通過這個網頁（https://tedyin.com/archive/snow-bft-demo/#/snow）中的模型可以很好地看到雪崩共識機制的可視化效果。設置完參數後，可以清晰地看到網絡間節點的溝通，就好像零碎的雪花，開始是隨機崩塌，最後大面積崩塌，最終變成了成片的雪崩。可以說，「雪崩」這個詞非常形象地描述了這個全新協議達成共識的過程。

 

雪崩協議綜合了經典共識協議和中本聰共識協議二者的優勢：既能有足夠強的性能，吞吐量達到數千的同時做到秒級確認，又足夠去中心化，允許成千上萬的節點加入網絡。

 

獨特的三鏈結構

Avalanche 與其他公鏈不同，它在一開始就預配置了三條區塊鏈：交易鏈（X-Chain）、平台鏈（P-Chain）和合約鏈（C-Chain）。

 

交易鏈是基於雪崩共識的DAG（有向無環圖）架構區塊鏈，主要用於交換資產，也就是創建和交易AVAX資產的平台。

 

DAG架構

 

合約鏈是基於雪人共識的線性區塊鏈，負責運行EVM，主要用於智能合約。雪人共識是Avalanche在雪崩協議的基礎上結合線性交易驗證方式構建的共識模型。所以雪人共識與雪崩共識的區別就是，雪人共識是為線性區塊鏈建立的，最終是有序的，而雪崩共識是基於DAG的系統，它的狀態更接近於無序。

 

線性區塊鏈

 

平台鏈是基於雪人共識的線性區塊鏈，用於創建驗證者、添加委託者、創建子網等任務。開發者可以使用平台鏈來創建自己的子網，子網不與主網共享其網絡負載，而如果子網也在平台鏈上驗證，那麼子網可以共享主網的安全性。同時，子網和子網、主網之間也可以互操作，有點類似於Cosmos生態的萬鏈互聯。

 

 

Avalanche通過全新的共識機制以及獨特的三鏈結構探索出新的區塊鏈發展方向，試圖打造出一個高性能、可擴展、可定制且安全的區塊鏈平台，目前不少開發者已經在Avalanche上構建應用，感興趣的朋友可以隨時使用CoinEx Wallet體驗一下。

 

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【更多信息】

Avalanche官網：https://www.avax.network/

市值排名：https://coinmarketcap.com/currencies/avalanche/

Avalanche平台白皮書：https://assets.website-files.com/5d80307810123f5ffbb34d6e/6008d7bbf8b10d1eb01e7e16_Avalanche%20Platform%20Whitepaper.pdf

Avalanche共識協議白皮書：https://assets.website-files.com/5d80307810123f5ffbb34d6e/6009805681b416f34dcae012_Avalanche%20Consensus%20Whitepaper.pdf

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