『壹』 POA 共识
探索POA共识机制:权威、效率与挑战</
POA,全称为Proof-of-authority,源自于区块链世界,由以太坊大神Gavin Wood提出,其核心理念在于通过权威节点的集中管理,确保网络的高效运作与一致性。
基本运作原理</
POA的核心在于建立一个中央权威,节点间通过分布式记账,每笔交易均被发送至选定的验证人(Validator)。验证人验证交易后,所有节点同步其更新,确保所有账本数据的一致性。例如,当小明同时向小红和小兰发送币,POA通过时间戳和排序机制,确保最先验证的交易有效,避免双花问题。
中心化与去中心化</
然而,POA的中心化问题不可忽视,验证人作为网络的核心,容易成为攻击目标。为了抵消这一风险,POA通过选举过程的去中心化、多重签名机制以及普通节点的账本验证来增强网络的透明度和安全性。尽管如此,POA的准入门槛相对较高,这与POW的无准入门槛形成了鲜明对比。
与POW和POS的比较</
相较于POW的挖矿模式,POA在性能上更胜一筹,但去中心化程度较低。与POS相似,两者都不需挖矿,但POA的验证基于身份或信用,而非代币抵押。POA和POS在场景和机制上各有侧重,POA适用于需要效率和权威性的地方,而POS则倾向于对代币持有者进行更深度的参与和抵押。
总结</
POA共识机制以其独特的优势和挑战,为区块链世界提供了另一种解决方案。它通过权威节点提升效率,防止双花,但同时需警惕中心化风险。在选择共识机制时,开发者和用户必须权衡POA的去中心化程度和性能之间的平衡,以适应不同的应用场景。
『贰』 ETH测试网的那些事:新手被交智商税 竟有人买测试币
随着一年多的加密的出现牛市,大量的新参与者被添加到块,潮流链同时有很多的机会,但也使圆出现大量新的低水平计划,这是奇怪,最近有人在网上销售ethereum测试货币,而且真的有很多小白饵,买了很多。进入了解后,很多新手主要不知道区块链,同时相关科普也很少,所以一些信息造成了错误的认识,所以我们开展了小白科普,主要介绍了以太坊测试网。
顾名思义,测试网络是正式产品或程序推出前的功能和性能测试过程。不同的公链都有自己的测试网络,如比特币、莱特币、以太坊等。测试网络一般分为专用测试网和公用测试网。专用测试网络是由我们的局域网或本地机器构建的测试环境。公开测试网络是指所有人都可以访问的测试网络环境。一般来说,在以太坊Metamask钱包中我们可以看到以太坊公共测试网络主要分为以下几种类型:
Ropsten:一个POW的区块链,非常类似于目前以太坊主网
Kovan:一个POA的区块链
Rinkeby:一个POA的区块链
Goerli:一个POS的区块链,对标ETH2.0
不同的测试网络除了在区块模型和共识机制方面有所不同,在软件客户端支持的类型和垃圾处理交易机制也有所不同,其他的都是支持使用EVM的虚拟机入口,即如果不是以太通道和底层功能测试或DApp某些性能参数,对于生态项目方面,其他一切都是相同的。
在牛市之前,大多数以太坊DApp开发者实际上使用的是Ropsten测试网络。因为Ropsten测试网络使用POW挖掘,这与我们看到的主要网络挖掘是一样的,需要特定的图形卡和其他设备。这部分测试网络的最大特点是网络计算能力低,所以采集成本很低。此外,有了以太坊基金会的资助,公众其实很容易通过公开渠道免费获得相应的测试币。开采方式和其他测试,所以测试的成本,更便宜,无论如何获得成本,当然,在行业测试网络没有多少商业价值,同时测试硬币就没有价值,是可以免费得到的,人们可以通过测试网络水龙头免费网站。
进入以太坊2.0时代后,主网的主要流程是信标链正式上线,节点对ETH质押进行验证,节点软件运行,再将POW链转化为POS链。智能合同部署在最初的战俘网络仍然有效,但采矿方法发生了变化,这个过程使得有必要用不同的机制运行多个测试网络功能上线之前,为了确保正式启动可以尽可能顺利进行。
在主网上,目前进展是以太坊信标链上线,POW链继续运行,其他分片链尚未运行。目前主流的2.0客户端测试网络是由Prysmatic Labs发起的Goerli测试网络,该网络自2019年开始运行。用于以太坊2.0的测试网络tapoz自2021年以来一直在运行。其他开放测试碎片链仍然没有公开运行。在以太坊2.0合并后,Goerli测试网现在被称为以太坊2.0测试网。
由于它是以太坊2.0测试网络,作为区块链技术未来几年发展的重点,Goerli测试网络实际上相当受欢迎。首先,需要参与测试网络验证节点的块生成和运行,所以必须需要32个高尔里测试网络测试币。Prysmatic Labs之前在其官网提供了32枚Goerli测试币给有意参与验证测试节点的运营商领取,完全符合测试节点的要求。
验证人在获得32枚测试币后,需要像当前主网络一样,将高尔里测试币调用合同在高尔里测试网络上进行质押,以获得测试节点运行的资格。然后在服务器上运行测试网络客户端软件,完成后续的测试网络参与过程。测试网络验证器在完成测试网络验证节点的建立后,可以尝试在测试网络验证器上部署各种智能合约或进行其他测试。
主网络上相应的过程是POW主网络过渡到POS过程,我们稍后将看到。换句话说,如果一个项目想在未来几年内部署在以太坊上,最接近的测试网络就是Goerli测试网络。当然,由于EVM虚拟机用于合同部署,很多项目仍然会选择Rinkeby测试网络进行测试。Rinkeby测试网络采用POA共识机制(权威认证),使用验证器统一账本状态。这有效地防止了双重支出。正因为如此,Rinkeby测试网实际上为开发人员提供了良好的测试网络体验,也吸引了很多开发人员。
高尔利测试网目前运行的是POS模式,每天也有大量的测试币产生。然而,由于目前的短缺,一些测试币水龙头提供给公众的测试币相对较少。从上面可以看出,高尔利测试币的主要目的是为32个测试币部署相应的2.0验证者测试节点。当然,测试节点不会产生实际收入。
此外,高尔里测试币的主要用户是DApp生态项目方。随着以太坊计划进入2.0阶段,一些项目将在Goerli的网络上部署他们的测试dapp,所以实际上在Goerli的测试网络上部署的智能合约并不多。自牛市以来,高尔利测试网也迎来了较为活跃的时期,这部分是由于DApp项目的测试网活动吸引了大量羊毛派对。
简而言之,在项目正式启动主网络,DApp开发团队通常部署在公共测试网络合同,然后让它公开,以便用户和一些DApp赏金猎人可以测试,以发现一些错误,没有发现在内部测试,确保项目的安全。
生态项目测试活动一般都有相应的奖金,一些方面的项目在同一时间为了访问流的应用程序进行压力测试DApp,公开发表了一些测试活动,比如关注官方 社会 账户,然后体验测试网络,当项目建立正式提供将得到项目删除令牌。
几乎零成本,因为这种测试活动,并获得宝贵的令牌,它吸引了许多普通用户,同时,使用大量的占“拔毛”,并将使用测试网络将有一个测试的前提eth气体时,也正因为如此,许多试币在牛市接受龙头的情况下大多是干的(试币是带出来的,拿不到试币),所以存在交易试币的情况。
对于大多数的货币圈很长一段时间对于投资者来说,自然知道测试硬币都是没有价值的,所以购买测试硬币主要是一些黑心商人用小白和新手在以太和以太方方2.0 - 2.0测试这部分细节不了解,加上一些文章测试网络表达不清楚,给新手造成一些误解。测试货币的目的始终是为了测试网络。主要网络启动后,测试网络仍然存在和发挥测试的作用在随后的关键功能,而不是虚假陈述”测试网络和主要网络合并,并测试货币成为主要网络货币”说,这些黑色的商人。
『叁』 Quorum介绍(二):Quorum共识
我们知道,公共区块链是一个开放的社区,任何人都能够成为一个节点加入网络,在网络中计算,提交交易到链上等,因此公链是没有信任基础的,所以公链的共识第一要义就是证明交易的合法性和真实性,防止恶意成员的捣乱,效率不是第一要义。
与公链的环境不同,有准入门槛的企业链或者联盟链链上的所有成员在加入时实际上是已经获得了某些认可和许可的,因此企业链/联盟链上的成员是有一定信任基础的。在企业级链上我们没有必要使用POW或者POS这种浪费算力或者低效的交易共识。
Quorum提供了多种共识供用户采用:
在讲Raft前,有必要提一下Paxos算法,Paxos算法是Leslie Lamport于1990年提出的基于消息传递的一致性算法。然而,由于算法难以理解,刚开始并没有得到很多人的重视。其后,作者在八年后,也就是1998年在ACM上正式发表,然而由于算法难以理解还是没有得到重视。而作者之后用更容易接受的方法重新发表了一篇论文《Paxos Made Simple》。
可见,Paxos算法是有多难理解,即便现在放到很多高校,依然很多学生、教授都反馈Paxos算法难以理解。同时,Paxos算法在实际应用实现的时候也是比较困难的。这也是为什么会有后来Raft算法的提出。
Raft是实现分布式共识的一种算法,主要用来管理日志复制的一致性。它和Paxos的功能是一样,但是相比于Paxos,Raft算法更容易理解、也更容易应用到实际的系统当中。而Raft算法也是联盟链采用比较多的共识算法。
Raft一共有三种角色状态:
每个节点上都有一个倒计时器 (Election Timeout),时间随机在 150ms 到 300ms 之间。有几种情况会重设 Timeout:
在分布式系统中,“时间同步”是一个很大的难题,因为每个机器可能由于所处的地理位置、机器环境等因素会不同程度造成时钟不一致,但是为了识别“过期信息”,时间信息必不可少。
Raft算法中就采用任期(Term)的概念,将时间切分为一个个的Term(同时每个节点自身也会本地维护currentTerm),可以认为是逻辑上的时间,如下图。
每一任期的开始都是一次领导人选举,一个或多个候选人(Candidate)会尝试成为领导(Leader)。如果一个人赢得选举,就会在该任期(Term)内剩余的时间担任领导人。在某些情况下,选票可能会被评分,有可能没有选出领导人(如t3),那么,将会开始另一任期,并且立刻开始下一次选举。Raft 算法保证在给定的一个任期最少要有一个领导人。
特殊情况的处理
在以太坊中节点本身并没有角色,因此在使用Raft共识时,我们称leader节点为挖矿节点:
Raft共识机制本身保证了同一时间点最多只有一个leader,因此用在以太坊模型下也只会有一个出块者,避免了同时出块或者算力浪费的情况。
在单笔交易(transaction)层级Quorum依然沿用了Ethereum的p2p传输机制,只有在块(block)层级才会使用Raft的传输机制。
其中需要注意到一点,在以太坊中一个节点收到块以后就会立刻记账,而在Quorum模型中,一个块的记录必须遵从Raft协议,每个节点从leader处收到块以后必须报告给leader确认收到以后,再由leader通知各个节点进行数据提交(记录)
在Quorum模型中新块的信息是很有可能和已有块的header信息不符的,最容易发生这种情况的就是选举人更替(挖矿节点更替),具体描述如下:
假设有两个节点,node1和node2,node1是现有的leader,现有链的最新区块是0xbeda,它的父区块是0xacaa
对块“Extends”或者“No-op”的标记是在更上层完成的,并不由raft本身log记录机制实现。因为在raft内部,信息并不分为有效或无效,只有在区块链层面才会有有效区块和无效区块的含义。
需要注意的是,Quorum的这种记账机制和本身Ethereum的LVC(最长链机制)是完全不一样的
Quorum的出块频率默认是50ms一个块,可以通过 --raftblocktime 参数进行设置
投机性出块并不是以太坊Raft共识严格必须的核心机制之一,但是是提高出块效率的有效方式。
一个块从产生到实际被记录账本,走完整个raft流程实际上是需要耗费一定时间的。如果我们在上一个块被计入账本之后才开始产生下一个块,那么一笔交易想要成功被记录需要耗费较多的时间。
而在投机性(speculative minting)出块中,我们允许一个新块在它的父块被记录之前就产生。依次类推,在一段时间内,实际上会产生“投机链(speculative chain)”,在祖先块没有被记录进账本之前,一个一个新块已经依据先后关系组成了一条临时链片段,等待被记录。
对于已经被记录进投机块的交易,我们会在交易池中标记为“proposed transaction”
在之前我们说过,raft机制中是存在两个挖矿节点比赛出块和记账的可能的,因此,一条 speculative chain 中间的某一个块很有可能不会被记录到账本中。在这种情况下我们也会把交易池中的交易状态修改回来。( InvalidRaftOrdering event)
目前,Quorum并没有对speculative chain的长度做限制,但在它的未来规划中有讲这一点作为一个性能优化项加入开发进程,最后能够让一个挖矿节点即使在raft共识层没有连接上,它也可以离线一直出块,产生自己的speculative chain。
一条speculative chain有以下几个部分构成:
在块传输上我们使用etcd Raft默认的http传输,当然使用Ethereum的p2p传输也是可以的,但是Quorum团队在测试阶段发现,高负载的状态下,ETH p2p的性能没有raft p2p性能好。
Quorum使用50400端口作为Raft 传输层的默认监听端口,也可以通过 --raftport 参数自行设置。
一个集群默认的最大节点个数是25,可以通过 --maxpeers N 来设置,N是你的最大节点个数。
Quorum的IBFT其实就是PBFT,只不过摩根大通把它自己实现的PBFT叫做IBFT,所以IBFT的基本原理与PBFT是一样的,所不同的是,IBFT中把出块和共识的三阶段结合在了一起。
Istanbul BFT修改自PBFT算法,包括三个阶段: PRE-PREPARE 、 PREPARE 以及 COMMIT 。在 N 个节点的网络中,这个算法可以最多容忍 F 个出错节点,其中 N=3F+1 。
Istanbul BFT算法中的区块是确定的,意味着链没有分叉并且合法的区块一定是在链中。为了防止一个恶意节点生成不同的链,在把区块插入进链 之前 ,每一个validator必须把 2F + 1 个 COMMIT 签名放进区块头的 extraData 字段。因此,区块是可以自我验证的(因为有签名)并且轻客户端也支持。
然而动态的 extraData 也会造成区块的hash计算问题。因为一个区块可以被不同的validator验证,所以会有不同的签名,所以同一个区块会有不同的hash。解决的方案是,计算区块hash的时候把 COMMIT 签名排除在外。因此我们任然可以在保证block hash一致性的同时进行共识验证。
由于Ethereum POA共识在网上已经有大量介绍,笔者这里就不多做详细介绍,只对重要特点和POA的工作流程做大致梳理和介绍
『肆』 以太坊测试网络testNet汇总
在以太坊的交易过程中需要使用到以太币,我们想要获得以太坊主网上的代币,只能通过GPU矿机挖矿或者交易所购买。然而在测试环境中获取eth就容易多了。你可以在 私有链 中自己挖矿,或者公共测试链( testnet )中直接获得。下面就和大家讲讲常用的几种以太坊测试网络。
测试网络(简称testnet) 用于模拟以太网主网的行为。拥有几乎和以太坊等效的功能。因此可以在Testnets上开发和测试自己的智能合约,测试发币等等,作为上链前的评估环境。当主网(简称mainnet)即将包含对以太坊协议的任何重大改变时,其测试主要在这些测试网络上完成。注意:这些网络上的代币只能在测试环境(开发环境)中使用。
Ethereum以太坊有许多专用测试网络,他们由各种客户端支持,最常用的3种分别是Ropsten、Kovan、Rinkeby。
以上3个是不需要在本地搭建任何服务就可以直接使用的。
对于开发中的测试环境,建议你使用 Rinkeby 或 KoVan 测试链。这是因为他们使用的工作量证明 POA 共识机制,确保交易和块能够一致并及时的创建。 Ropsten 测试链,虽然最接近公有链( Mainnet ),但是因为它使用的工作量证明是POW共识机制,过去已受到垃圾攻击,对以太坊开发人员来说往往有更多的问题。
推荐:
以太坊测试网络Rinkeby使用教程
Rospten 以太坊测试网络的使用
『伍』 区块链的共识机制
所谓“共识机制”,是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认;对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。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。下面我们将一下区块链的几种共识机制,希望对大家了解区块链基础技术有帮助。
因为区块链技术的发展, 大家对共识机制这个词也不再陌生,随着技术发展,各种创新的共识机制也在发展。
POW工作量证明
比特币就是使用PoW工作量证明机制,到后来的以太坊都是PoW的共识机制。Pow相当于算出很难的数学难题,就是计算出新区块的hash值,而且计算的难度会每一段时间就会调整。PoW虽然是大家比较认可的共识机制,计算会消耗大量的能源,还有可能会污染环境。
POS权益证明
通过持有Token的数量和时长来决定获得记账权的机率。相比POW,POS避免了挖矿造成大量的资源浪费,缩短了各个节点之间达成共识的时间,网络环境好的话可实现毫秒级,对节点性能要求低。
但POS的缺点同样明显,持有Token多的节点更有机会获得记账权,这将导致“马太效应”,富者越富,破坏了区块链的去中心化。
DPOS权益证明
DPOS委托权益证明与POS原理相同,其主要区别在于,DPOS的Token持有者可以投票选举代理人作为超级节点,负责在网络上生产区块并维护共识规则。如果这些节点未能履行职责,将投票选出新的节点。同样的弊端也是倾向于中心化。
POA权威证明
POA节点之间无需进行通信即可达成共识,因此效率极高。并且它也能很好地对抗算力攻击,安全性较高。但是POA需要一个集中的权威节点来验证身份,这就意味着它会损害区块链的去中心化,这也是在去中心化和提高效率之间的妥协。