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区块链私链关闭

发布时间:2023-03-13 15:23:55

A. 区块链中公有链、联盟链、私有链 的区别

根据参与者的不同,可以分为公有(Public 或 Permissionless)链、联盟(Consortium 或

Permissioned)链和私有(Private)链。

公有链 ,顾名思义,任何人都可以参与使用和维护,参与者多为匿名。典型的如比特币和以

太坊区块链,信息是完全公开的。

如果进一步引入许可机制,可以实现私有链和联盟链两种类型。

私有链 ,由集中管理者进行管理限制,只有内部少数人可以使用,信息不公开。一般认为跟

传统中心化记账系统的差异不明显。

联盟链 则介于两者之间,由若干组织一起合作(如供应链机构或银行联盟等)维护一条区块

链,该区块链的使用必须是带有权限的限制访问,相关信息会得到保护,典型如超级账本项

目。在架构上,现有大部分区块链在实现都至少包括了网络层、共识层、智能合约和应用层

等分层结构,联盟链实现往还会引入额外的权限管理机制。

目前来看,公有链信任度最高,也容易引发探讨,但短期内更多的应用会首先在联盟链上落

地。公有链因为要面向匿名公开的场景,面临着更多的安全挑战和风险;同时为了支持互联

网尺度的交易规模,需要更高的可扩展性。这些技术问题在短期内很难得到解决。

对于信任度和中心化程度的关系,对于大部分场景都可以绘制如下所示的曲线。一般地,非

中心化程度越高,信任度会越好。但两者的关系并非线性那么简单。随着节点数增加,前期

的信任度往往会增长较快,到了一定程度后,信任度随节点数增多并不会得到明显改善。这

是因为随着成员数的增加,要实现共谋作恶的成本会指数上升。

另外,根据使用目的和场景的不同,又可以分为以数字货币为目的的货币链,以记录产权为

目的的产权链,以众筹为目的的众筹链等,也有不局限特定应用场景的所谓通用链。通用链

因为要兼顾不同场景下的应用特点,在设计上需要考虑更加全面。

如果将联盟链比作互联网的话,私有链更类似于各个企业内部的局域网

B. 公有链,私有链与联盟链有何不同

公有链向所有人开放,私有链向满足特定条件的个人开放,联盟链向授权的组织或机构开放。

公有链,也就是公共区块链(Public blockchains),是指全世界任何一个人都可以读取、任何一个人都可以发送交易且交易能够获得有效确认的共识区块链。

私有链,也就是完全私有区块链(Fully private blockchains),是指写入权限完全在一个组织手里的区块链,所有参与到这个区块链中的节点都会被严格控制。

联盟链,即联盟区块链(Consortium blockchains),是指有若干组织或机构共同参与管理的区块链,每个组织或机构控制一个或多个节点,共同记录交易数据,并且只有这些组织和机构能够对联盟链中的数据进行读写和发送交易。

(2)区块链私链关闭扩展阅读:

区块链有公有链,私有链与联盟链三种。

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。

区块链(Blockchain)是比特币的一个重要概念,它本质上是一个去中介化的数据库,同时作为比特币的底层技术,是一串使用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了一次比特币网络交易的信息,用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。

参考资料:区块链 网络

C. 名词解释区块链

区块链解释如下:

区块链其实就相当于一个去中介化的数据库,是由一串数据块组成的。它的每一个数据块当中都包含了一次比特币网络交易的信息,而这些都是用于验证其信息的有效性和生成下一个区块的。

狭义的来讲,区块链是就是一种按照时间顺序来将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

类型

公有区块链

公有区块链(Public Block Chains):世界上任何个体或者团体都可以发送交易,且交易能够获得该区块链的有效确认,任何人都可以参与其共识过程。

公有区块链是最早的区块链,也是应用最广泛的区块链,各大bitcoins系列的虚拟数字货币均基于公有区块链,世界上有且仅有一条该币种对应的区块链 。

行业区块链

行业区块链(Consortium Block Chains):由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人,每个块的生成由所有的预选节点共同决定(预选节点参与共识过程);

其他接入节点可以参与交易,但不过问记账过程(本质上还是托管记账,只是变成分布式记账,预选节点的多少,如何决定每个块的记账者成为该区块链的主要风险点),其他任何人可以通过该区块链开放的API进行限定查询。

私有区块链

私有区块链(Private Block Chains):仅仅使用区块链的总账技术进行记账,可以是一个公司,也可以是个人,独享该区块链的写入权限,本链与其他的分布式存储方案没有太大区别。

传统金融都是想实验尝试私有区块链,而公链的应用例如bitcoin已经工业化,私链的应用产品还在摸索当中 。

D. 区块链的私链是什么意思

可以理解成是网吧的局域网。

少数一些人自己用,用的人多了,更开放一些还是需要许可授权,就是联盟链。

完全不需要许可授权,谁都能用就是公链。

E. 如何通俗解释区块链

“区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后,下一代颠覆性的核心技术。 如果说蒸汽机释放了人们的生产力,电力解决了人们基本的生活需求,互联网彻底改变了信息传递的方式,那么区块链作为构造信任的机器,将可能彻底改变整个人类社会价值传递的方式。”


刚刚接触区块链,有太多太多需要了解和知道的基础知识,大家先不要着急,今天给大家科普这些知识。今天咱们一起先来看看公链、私链、联盟链以及侧链到底是什么吧。

F. 区块链的链分类

前两天有朋友微信上问了许多关于区块链的一些问题,其中一个问题就是区块链的这个链怎么去分类。区块链目前可以分为四类:公链,私链,联盟链以及侧链。北京木奇移动技术有限公司,专业的区块链外包开发公司,欢迎洽谈合作。下面带大家了解区块链这几个链各自的特点以及如何应用,希望对大家有所帮助。

1.公链——人人可参与

公链是指任何人都可读取的、任何人都能发送交易且交易能获得有效确认的、任何人都能参与其中共识过程的区块链。

公链采取了采取工作量证明机制(POW)、权益证明机制(POS)、股份授权证明机制(DPOS)等方式,并将经济奖励和加密数字验证结合了起来,并建立一个原则就是每个人从中可获得的经济奖励与工作量成正比。这些区块链通常被认为是完全去中心化的。

特性:

1. 开源,由于整个系统的运作规则公开透明,这个系统是开源系统;2. 保护用户免受开发者的影响,在公有链中程序开发者无权干涉用户,所以区块链可以保护使用他们开发的程序的用户;3.访问门槛低,任何拥有足够技术能力的人都可以访问,也就是说,只要有一台能够联网的计算机就能够满足访问的条件;4.所有数据默认公开,尽管所有关联的参与者都隐藏自己的真实身份,这种现象十分的普遍。他们通过他们的公共性来产生自己的安全性,在这里每个参与者可以看到所有的账户余额和其所有的交易活动。

案例:公有链中有许多我们熟悉的身影:BTC, ETH, EOS, AE, ADA等

2.私链——权利掌握在少数人手里

私链是指其写入权限仅在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外开放,或者被任意程度地进行了限制。相关的应用囊括数据库管理、审计、甚至一个公司,尽管在有些情况下希望它能有公共的可审计性,但在很多的情形下,公共的可读性并非是必须的。

特性:

1. 交易速度快,一个私链的交易速度可以比任何其他的区块链都快,甚至接近了并不是一个区块链的常规数据库的速度。这是因为就算少量的节点也都具有很高的信任度,并不需要每个节点来验证一个交易。2. 隐私性好,给隐私更好的保障私有链使得在那个区块链上的数据隐私政策像在另一个数据库中似的完全一致;不用处理访问权限和使用所有的老办法,但至少说,这个数据不会公开地被拥有网络连接的任何人获得。3.交易成本低交易成本大幅降低甚至为零私有链上可以进行完全免费或者至少说是非常廉价的交易。如果一个实体机构控制和处理所有的交易,那么他们就不再需要为工作而收取费用。

案例:Linux基金会、R3CEV Corda平台以及Gem Health网络的超级账本项目(Hyperledger project)或在开发或在使用私链。

3.联盟链——部分去中心化

联盟链开放程度和去中心化程度是有所限制的。其参与者是被提前筛选出来或者直接指定的,数据库的读取权限可能是公开的,也可能像写入权限一样只限于系统的参与者。

特性:

1. 交易成本低,交易只需被几个受信的高算力节点验证就可以了,而无需全网确认;2. 节点容易连接,若是出了问题,联盟链可以迅速通过人工干预来修复,并允许使用共识算法减少区块时间,从而更快完成交易;3.灵活,如果需要的话,运行私有区块链的共同体或公司可以很容易地修改该区块链的规则,还原交易,修改余额等。

案例:瑞波用于日韩国际汇款及日本本国银行间汇款建立了联盟链,同时之前火过一阵子的迅雷链克也是一种半开放的联盟链。

4.侧链——拓展协议

侧链”从严格上来说,其本身并不是区块链,可以理解为区块链的一种扩展协议。早期“侧链”是为了解决比特币区块链技术的限制问题。侧链就像是一条条通路,将不同的区块链互相连接在一起,以实现区块链的扩展。侧链完全独立于比特币区块链,但是这两个账本之间能够“互相操作”,实现交互。

特性:

1. 独立性,侧链架构的好处是代码和数据独立,不增加主链的负担,避免数据过度膨胀。 侧链有独立的区块链,有独立的受托人或者说见证人,同时也有独立的节点网络,就是说一个侧链产生的区块只会在所有安装了该侧链的节点之间进行广播。2.灵活性,侧链所有的区块链参数是可以定制的,简单的比如区块间隔、区块奖励、交易费的去向等,高级用户还可以修改共识算法。

案例:LSK, RDN, ARDR等币种是利用的侧链技术。

对于目前整个数字货币领域而言,今年可能仍然是底层公有链项目的竞争大赛,原因是目前公链作为区块链的基础设施还是存在明显的不足,尚且无法实现真正的安全、可靠和高效。这也明显制约着整个区块链产业的发展。

G. 区块链与公链、私链、联盟链有啥区别

区块链严格定义上被划分为3种类型:公有链,私有链、和联盟链。这三种类型的区块链的核心区别在于访问权限的开放程度,或者叫去中心化程度不同。一般来说,去中心化程度越高、信任和安全程度越高,交易效率则越低。

总的来说,每一种类型的区块链都有自己特定的模式和价值,不能说哪一种更好,只要谁解决了需求谁就是有价值的。

H. 区块链是什么

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式,它是比特币的一个底层运用技术。传统的信息储存和交流都会经过一个服务器,也就是一个数据库,所有的信息都能在这个数据库里面找到或是修改。
区块链它包含有三种:公有链、联盟链、私有链。
1、公有链:是由每一个参与其中的人自由组成,任何人都可以随时进入或者退出,没有任何限制,但你进入或退出期间的信息都会被参与的人所知道或记录。
2、联盟链:是由多个人或多个团体自行组建的,而参与的人或是团体是事先指定,或是后期经过审核才能进入的,它是有一定的准入机制的,它信息的写入与读取权限也是由组建的人或团体就能决定的。
3、私有链:相当于个人或某一单位利用区块链的技术存储信息,只有他自己才有写入信息的权限,信息对外公不公开也可以由自己决定。

I. 区块链会不会关网

有可能会关网的。
区块链技术,特别是以比特币为首的密码货币,有一个核心特点就是「 去中心化 」,这可以避免单一节点故障带来的问题。
不过,基本上现在所有比特币网络中的交易信息和账本数据都是通过「 互联网 Internet 」进行传输,这就是说,要经过互联网服务提供商 (ISP) ,也就意味着, ISP 是可以阻止或监控用户访问的某些网站和服务 。一个类似的例子是,比如在美国,使用点对点下载工具 BitTorrent 下载某些盗版资源,有可能会收到来自 ISP 和版权方的警告信。

J. 区块链的共识机制

一、区块链共识机制的目标

区块链是什么?简单而言,区块链是一种去中心化的数据库,或可以叫作分布式账本(distributed ledger)。传统上所有的数据库都是中心化的,例如一间银行的账本就储存在银行的中心服务器里。中心化数据库的弊端是数据的安全及正确性全系于数据库运营方(即银行),因为任何能够访问中心化数据库的人(如银行职员或黑客)都可以破坏或修改其中的数据。


而区块链技术则容许数据库存放在全球成千上万的电脑上,每个人的账本通过点对点网络进行同步,网络中任何用户一旦增加一笔交易,交易信息将通过网络通知其他用户验证,记录到各自的账本中。区块链之所以得其名是因为它是由一个个包含交易信息的区块(block)从后向前有序链接起来的数据结构。


很多人对区块链的疑问是,如果每一个用户都拥有一个独立的账本,那么是否意味着可以在自己的账本上添加任意的交易信息,而成千上万个账本又如何保证记账的一致性? 解决记账一致性问题正是区块链共识机制的目标 。区块链共识机制旨在保证分布式系统里所有节点中的数据完全相同并且能够对某个提案(proposal)(例如是一项交易纪录)达成一致。然而分布式系统由于引入了多个节点,所以系统中会出现各种非常复杂的情况;随着节点数量的增加,节点失效或故障、节点之间的网络通信受到干扰甚至阻断等就变成了常见的问题,解决分布式系统中的各种边界条件和意外情况也增加了解决分布式一致性问题的难度。


区块链又可分为三种:


公有链:全世界任何人都可以随时进入系统中读取数据、发送可确认交易、竞争记账的区块链。公有链通常被认为是“完全去中心化“的,因为没有任何人或机构可以控制或篡改其中数据的读写。公有链一般会通过代币机制鼓励参与者竞争记账,来确保数据的安全性。


联盟链:联盟链是指有若干个机构共同参与管理的区块链。每个机构都运行着一个或多个节点,其中的数据只允许系统内不同的机构进行读写和发送交易,并且共同来记录交易数据。这类区块链被认为是“部分去中心化”。


私有链:指其写入权限是由某个组织和机构控制的区块链。参与节点的资格会被严格的限制,由于参与的节点是有限和可控的,因此私有链往往可以有极快的交易速度、更好的隐私保护、更低的交易成本、不容易被恶意攻击、并且能够做到身份认证等金融行业必须的要求。相比中心化数据库,私有链能够防止机构内单节点故意隐瞒或篡改数据。即使发生错误,也能够迅速发现来源,因此许多大型金融机构在目前更加倾向于使用私有链技术。

二、区块链共识机制的分类

解决分布式一致性问题的难度催生了数种共识机制,它们各有其优缺点,亦适用于不同的环境及问题。被众人常识的共识机制有:


l PoW(Proof of Work)工作量证明机制

l PoS(Proof of Stake)股权/权益证明机制

l DPoS(Delegated Proof of Stake)股份授权证明机制

l PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)实用拜占庭容错算法

l DBFT(Delegated Byzantine Fault Tolerance)授权拜占庭容错算法

l SCP (Stellar Consensus Protocol ) 恒星共识协议

l RPCA(Ripple Protocol Consensus Algorithm)Ripple共识算法

l Pool验证池共识机制


(一)PoW(Proof of Work)工作量证明机制


1. 基本介绍


在该机制中,网络上的每一个节点都在使用SHA256哈希函数(hash function) 运算一个不断变化的区块头的哈希值 (hash sum)。 共识要求算出的值必须等于或小于某个给定的值。 在分布式网络中,所有的参与者都需要使用不同的随机数来持续计算该哈希值,直至达到目标为止。当一个节点的算出确切的值,其他所有的节点必须相互确认该值的正确性。之后新区块中的交易将被验证以防欺诈。


在比特币中,以上运算哈希值的节点被称作“矿工”,而PoW的过程被称为“挖矿”。挖矿是一个耗时的过程,所以也提出了相应的激励机制(例如向矿工授予一小部分比特币)。PoW的优点是完全的去中心化,其缺点是消耗大量算力造成了的资源浪费,达成共识的周期也比较长,共识效率低下,因此其不是很适合商业使用。



2. 加密货币的应用实例


比特币(Bitcoin) 及莱特币(Litecoin)。以太坊(Ethereum) 的前三个阶段(Frontier前沿、Homestead家园、Metropolis大都会)皆采用PoW机制,其第四个阶段 (Serenity宁静) 将采用权益证明机制。PoW适用于公有链。


PoW机制虽然已经成功证明了其长期稳定和相对公平,但在现有框架下,采用PoW的“挖矿”形式,将消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的运算来保证工作量公平,并没有其他的存在意义。而目前BTC所能达到的交易效率为约5TPS(5笔/秒),以太坊目前受到单区块GAS总额的上限,所能达到的交易频率大约是25TPS,与平均千次每秒、峰值能达到万次每秒处理效率的VISA和MASTERCARD相差甚远。


3. 简图理解模式



(ps:其中A、B、C、D计算哈希值的过程即为“挖矿”,为了犒劳时间成本的付出,机制会以一定数量的比特币作为激励。)


(Ps:PoS模式下,你的“挖矿”收益正比于你的币龄(币的数量*天数),而与电脑的计算性能无关。我们可以认为任何具有概率性事件的累计都是工作量证明,如淘金。假设矿石含金量为p% 质量, 当你得到一定量黄金时,我们可以认为你一定挖掘了1/p 质量的矿石。而且得到的黄金数量越多,这个证明越可靠。)


(二)PoS(Proof of Stake)股权/权益证明机制


1.基本介绍


PoS要求人们证明货币数量的所有权,其相信拥有货币数量多的人攻击网络的可能性低。基于账户余额的选择是非常不公平的,因为单一最富有的人势必在网络中占主导地位,所以提出了许多解决方案。


在股权证明机制中,每当创建一个区块时,矿工需要创建一个称为“币权”的交易,这个交易会按照一定比例预先将一些币发给矿工。然后股权证明机制根据每个节点持有代币的比例和时间(币龄), 依据算法等比例地降低节点的挖矿难度,以加快节点寻找随机数的速度,缩短达成共识所需的时间。


与PoW相比,PoS可以节省更多的能源,更有效率。但是由于挖矿成本接近于0,因此可能会遭受攻击。且PoS在本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算,所以它同样难以应用于商业领域。



2.数字货币的应用实例


PoS机制下较为成熟的数字货币是点点币(Peercoin)和未来币(NXT),相比于PoW,PoS机制节省了能源,引入了" 币天 "这个概念来参与随机运算。PoS机制能够让更多的持币人参与到记账这个工作中去,而不需要额外购买设备(矿机、显卡等)。每个单位代币的运算能力与其持有的时间长成正相关,即持有人持有的代币数量越多、时间越长,其所能签署、生产下一个区块的概率越大。一旦其签署了下一个区块,持币人持有的币天即清零,重新进入新的循环。


PoS适用于公有链。


3.区块签署人的产生方式


在PoS机制下,因为区块的签署人由随机产生,则一些持币人会长期、大额持有代币以获得更大概率地产生区块,尽可能多的去清零他的"币天"。因此整个网络中的流通代币会减少,从而不利于代币在链上的流通,价格也更容易受到波动。由于可能会存在少量大户持有整个网络中大多数代币的情况,整个网络有可能会随着运行时间的增长而越来越趋向于中心化。相对于PoW而言,PoS机制下作恶的成本很低,因此对于分叉或是双重支付的攻击,需要更多的机制来保证共识。稳定情况下,每秒大约能产生12笔交易,但因为网络延迟及共识问题,需要约60秒才能完整广播共识区块。长期来看,生成区块(即清零"币天")的速度远低于网络传播和广播的速度,因此在PoS机制下需要对生成区块进行"限速",来保证主网的稳定运行。


4.简图理解模式




(PS:拥有越多“股份”权益的人越容易获取账权。是指获得多少货币,取决于你挖矿贡献的工作量,电脑性能越好,分给你的矿就会越多。)


(在纯POS体系中,如NXT,没有挖矿过程,初始的股权分配已经固定,之后只是股权在交易者之中流转,非常类似于现实世界的股票。)


(三)DPoS(Delegated Proof of Stake)股份授权证明机制


1.基本介绍


由于PoS的种种弊端,由此比特股首创的权益代表证明机制 DPoS(Delegated Proof of Stake)应运而生。DPoS 机制中的核心的要素是选举,每个系统原生代币的持有者在区块链里面都可以参与选举,所持有的代币余额即为投票权重。通过投票,股东可以选举出理事会成员,也可以就关系平台发展方向的议题表明态度,这一切构成了社区自治的基础。股东除了自己投票参与选举外,还可以通过将自己的选举票数授权给自己信任的其它账户来代表自己投票。


具体来说, DPoS由比特股(Bitshares)项目组发明。股权拥有着选举他们的代表来进行区块的生成和验证。DPoS类似于现代企业董事会制度,比特股系统将代币持有者称为股东,由股东投票选出101名代表, 然后由这些代表负责生成和验证区块。 持币者若想称为一名代表,需先用自己的公钥去区块链注册,获得一个长度为32位的特有身份标识符,股东可以对这个标识符以交易的形式进行投票,得票数前101位被选为代表。

代表们轮流产生区块,收益(交易手续费)平分。DPoS的优点在于大幅减少了参与区块验证和记账的节点数量,从而缩短了共识验证所需要的时间,大幅提高了交易效率。从某种角度来说,DPoS可以理解为多中心系统,兼具去中心化和中心化优势。优点:大幅缩小参与验证和记账节点的数量,可以达到秒级的共识验证。缺点:投票积极性不高,绝大部分代币持有者未参与投票;另整个共识机制还是依赖于代币,很多商业应用是不需要代币存在的。


DPoS机制要求在产生下一个区块之前,必须验证上一个区块已经被受信任节点所签署。相比于PoS的" 全民挖矿 ",DPoS则是利用类似" 代表大会 "的制度来直接选取可信任节点,由这些可信任节点(即见证人)来代替其他持币人行使权力,见证人节点要求长期在线,从而解决了因为PoS签署区块人不是经常在线而可能导致的产块延误等一系列问题。 DPoS机制通常能达到万次每秒的交易速度,在网络延迟低的情况下可以达到十万秒级别,非常适合企业级的应用。 因为公信宝数据交易所对于数据交易频率要求高,更要求长期稳定性,因此DPoS是非常不错的选择。



2. 股份授权证明机制下的机构与系统


理事会是区块链网络的权力机构,理事会的人选由系统股东(即持币人)选举产生,理事会成员有权发起议案和对议案进行投票表决。


理事会的重要职责之一是根据需要调整系统的可变参数,这些参数包括:


l 费用相关:各种交易类型的费率。

l 授权相关:对接入网络的第三方平台收费及补贴相关参数。

l 区块生产相关:区块生产间隔时间,区块奖励。

l 身份审核相关:审核验证异常机构账户的信息情况。

l 同时,关系到理事会利益的事项将不通过理事会设定。


在Finchain系统中,见证人负责收集网络运行时广播出来的各种交易并打包到区块中,其工作类似于比特币网络中的矿工,在采用 PoW(工作量证明)的比特币网络中,由一种获奖概率取决于哈希算力的抽彩票方式来决定哪个矿工节点产生下一个区块。而在采用 DPoS 机制的金融链网络中,通过理事会投票决定见证人的数量,由持币人投票来决定见证人人选。入选的活跃见证人按顺序打包交易并生产区块,在每一轮区块生产之后,见证人会在随机洗牌决定新的顺序后进入下一轮的区块生产。


3. DPoS的应用实例


比特股(bitshares) 采用DPoS。DPoS主要适用于联盟链。


4.简图理解模式





(四)PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)实用拜占庭容错算法


1. 基本介绍


PBFT是一种基于严格数学证明的算法,需要经过三个阶段的信息交互和局部共识来达成最终的一致输出。三个阶段分别为预备 (pre-prepare)、准备 (prepare)、落实 (commit)。PBFT算法证明系统中只要有2/3比例以上的正常节点,就能保证最终一定可以输出一致的共识结果。换言之,在使用PBFT算法的系统中,至多可以容忍不超过系统全部节点数量1/3的失效节点 (包括有意误导、故意破坏系统、超时、重复发送消息、伪造签名等的节点,又称为”拜占庭”节点)。



2. PBFT的应用实例


著名联盟链Hyperledger Fabric v0.6采用的是PBFT,v1.0又推出PBFT的改进版本SBFT。PBFT主要适用于私有链和联盟链。


3. 简图理解模式




上图显示了一个简化的PBFT的协议通信模式,其中C为客户端,0 – 3表示服务节点,其中0为主节点,3为故障节点。整个协议的基本过程如下:


(1) 客户端发送请求,激活主节点的服务操作;

(2) 当主节点接收请求后,启动三阶段的协议以向各从节点广播请求;

(a) 序号分配阶段,主节点给请求赋值一个序号n,广播序号分配消息和客户端的请求消息m,并将构造pre-prepare消息给各从节点;

(b) 交互阶段,从节点接收pre-prepare消息,向其他服务节点广播prepare消息;

(c) 序号确认阶段,各节点对视图内的请求和次序进行验证后,广播commit消息,执行收到的客户端的请求并给客户端响应。

(3) 客户端等待来自不同节点的响应,若有m+1个响应相同,则该响应即为运算的结果;



(五)DBFT(Delegated Byzantine Fault Tolerance)授权拜占庭容错算法


1. 基本介绍


DBFT建基于PBFT的基础上,在这个机制当中,存在两种参与者,一种是专业记账的“超级节点”,一种是系统当中不参与记账的普通用户。普通用户基于持有权益的比例来投票选出超级节点,当需要通过一项共识(记账)时,在这些超级节点中随机推选出一名发言人拟定方案,然后由其他超级节点根据拜占庭容错算法(见上文),即少数服从多数的原则进行表态。如果超过2/3的超级节点表示同意发言人方案,则共识达成。这个提案就成为最终发布的区块,并且该区块是不可逆的,所有里面的交易都是百分之百确认的。如果在一定时间内还未达成一致的提案,或者发现有非法交易的话,可以由其他超级节点重新发起提案,重复投票过程,直至达成共识。



2. DBFT的应用实例


国内加密货币及区块链平台NEO是 DBFT算法的研发者及采用者。


3. 简图理解模式




假设系统中只有四个由普通用户投票选出的超级节点,当需要通过一项共识时,系统就会从代表中随机选出一名发言人拟定方案。发言人会将拟好的方案交给每位代表,每位代表先判断发言人的计算结果与它们自身纪录的是否一致,再与其它代表商讨验证计算结果是否正确。如果2/3的代表一致表示发言人方案的计算结果是正确的,那么方案就此通过。


如果只有不到2/3的代表达成共识,将随机选出一名新的发言人,再重复上述流程。这个体系旨在保护系统不受无法行使职能的领袖影响。


上图假设全体节点都是诚实的,达成100%共识,将对方案A(区块)进行验证。



鉴于发言人是随机选出的一名代表,因此他可能会不诚实或出现故障。上图假设发言人给3名代表中的2名发送了恶意信息(方案B),同时给1名代表发送了正确信息(方案A)。


在这种情况下该恶意信息(方案B)无法通过。中间与右边的代表自身的计算结果与发言人发送的不一致,因此就不能验证发言人拟定的方案,导致2人拒绝通过方案。左边的代表因接收了正确信息,与自身的计算结果相符,因此能确认方案,继而成功完成1次验证。但本方案仍无法通过,因为不足2/3的代表达成共识。接着将随机选出一名新发言人,重新开始共识流程。




上图假设发言人是诚实的,但其中1名代表出现了异常;右边的代表向其他代表发送了不正确的信息(B)。


在这种情况下发言人拟定的正确信息(A)依然可以获得验证,因为左边与中间诚实的代表都可以验证由诚实的发言人拟定的方案,达成2/3的共识。代表也可以判断到底是发言人向右边的节点说谎还是右边的节点不诚实。


(六)SCP (Stellar Consensus Protocol ) 恒星共识协议


1. 基本介绍


SCP 是 Stellar (一种基于互联网的去中心化全球支付协议) 研发及使用的共识算法,其建基于联邦拜占庭协议 (Federated Byzantine Agreement) 。传统的非联邦拜占庭协议(如上文的PBFT和DBFT)虽然确保可以通过分布式的方法达成共识,并达到拜占庭容错 (至多可以容忍不超过系统全部节点数量1/3的失效节点),它是一个中心化的系统 — 网络中节点的数量和身份必须提前知晓且验证过。而联邦拜占庭协议的不同之处在于它能够去中心化的同时,又可以做到拜占庭容错。


[…]


(七)RPCA(Ripple Protocol Consensus Algorithm)Ripple共识算法


1. 基本介绍


RPCA是Ripple(一种基于互联网的开源支付协议,可以实现去中心化的货币兑换、支付与清算功能)研发及使用的共识算法。在 Ripple 的网络中,交易由客户端(应用)发起,经过追踪节点(tracking node)或验证节点(validating node)把交易广播到整个网络中。追踪节点的主要功能是分发交易信息以及响应客户端的账本请求。验证节点除包含追踪节点的所有功能外,还能够通过共识协议,在账本中增加新的账本实例数据。


Ripple 的共识达成发生在验证节点之间,每个验证节点都预先配置了一份可信任节点名单,称为 UNL(Unique Node List)。在名单上的节点可对交易达成进行投票。共识过程如下:


(1) 每个验证节点会不断收到从网络发送过来的交易,通过与本地账本数据验证后,不合法的交易直接丢弃,合法的交易将汇总成交易候选集(candidate set)。交易候选集里面还包括之前共识过程无法确认而遗留下来的交易。

(2) 每个验证节点把自己的交易候选集作为提案发送给其他验证节点。

(3) 验证节点在收到其他节点发来的提案后,如果不是来自UNL上的节点,则忽略该提案;如果是来自UNL上的节点,就会对比提案中的交易和本地的交易候选集,如果有相同的交易,该交易就获得一票。在一定时间内,当交易获得超过50%的票数时,则该交易进入下一轮。没有超过50%的交易,将留待下一次共识过程去确认。

(4) 验证节点把超过50%票数的交易作为提案发给其他节点,同时提高所需票数的阈值到60%,重复步骤(3)、步骤(4),直到阈值达到80%。

(5) 验证节点把经过80%UNL节点确认的交易正式写入本地的账本数据中,称为最后关闭账本(last closed ledger),即账本最后(最新)的状态。


在Ripple的共识算法中,参与投票节点的身份是事先知道的,因此,算法的效率比PoW等匿名共识算法要高效,交易的确认时间只需几秒钟。这点也决定了该共识算法只适合于联盟链或私有链。Ripple共识算法的拜占庭容错(BFT)能力为(n-1)/5,即可以容忍整个网络中20%的节点出现拜占庭错误而不影响正确的共识。



2. 简图理解模式


共识过程节点交互示意图:



共识算法流程:



(八)POOL验证池共识机制


Pool验证池共识机制是基于传统的分布式一致性算法(Paxos和Raft)的基础上开发的机制。Paxos算法是1990年提出的一种基于消息传递且具有高度容错特性的一致性算法。过去, Paxos一直是分布式协议的标准,但是Paxos难于理解,更难以实现。Raft则是在2013年发布的一个比Paxos简单又能实现Paxos所解决问题的一致性算法。Paxos和Raft达成共识的过程皆如同选举一样,参选者需要说服大多数选民(服务器)投票给他,一旦选定后就跟随其操作。Paxos和Raft的区别在于选举的具体过程不同。而Pool验证池共识机制即是在这两种成熟的分布式一致性算法的基础上,辅之以数据验证的机制。






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