一文读懂区块链共识机制的终局性

链闻 ChainNews

公众号ID：chainnewscom

专注于

了解最终性对于构建强大的区块链平台和选择在哪些平台上开发应用程序至关重要。

作者：Alexis Gauba，Mechanism Labs 联合创始人

编译：詹娟

今天刷卡买了一杯清爽的抹茶拿铁。 刷卡后，店家很自信的为我调制了这款饮品。 商家确信交易已经成功，钱不会退回我的卡，而是退回到他们的账户。 换句话说，购买结束了。 但实际上，信用卡交易非常复杂。 信用卡交易需要在 60 天内完成。 商家对于小额交易也可以接受信用卡消费，但对于大额交易，他们更愿意接受支票或电汇。 只有现金交易才能实现即时的“最终性”。

在区块链上下文中，最终性意味着一旦提交到区块链，所有格式正确的块都不能被撤销。 当用户进行交易时，他们希望一旦交易完成，交易就不能随意更改或回滚。 因此，在设计区块链共识协议时，最终性至关重要。

一个被撤销的区块可能会花费数百万美元，或者影响去中心化应用程序的基本操作。 因此比特币共识机制是什么，了解最终性对于构建强大的区块链平台和选择在哪些平台上开发应用程序至关重要。

在目前基于中本聪共识的系统中，51% 攻击和私下挖矿可能会导致区块被撤回，从而威胁到系统的健康。 例如，如果恶意行为者能够积累 51% 的挖矿算力，他就可以进行双花攻击。 一些协议提供概率性的“最终性”，而其他协议则保证绝对的“最终性”。

对“最终性”进行分类

“概率终局性”是指基于区块链的协议提供的终局性，比特币的中本聪共识就属于这一类。 在这种情况下，包含交易的区块在链中越往下，交易不回滚的可能性就越大。 区块越深，包含该区块的分叉就越有可能是最长的链。 这就是为什么在比特币区块链上，我们会建议等到一笔交易被确认六个区块后，再确认其真实性，也就是等待一个小时左右，再完成交易，这样可以保证交易被滚动的可能性背部很低。

“绝对终局性”是指基于实用拜占庭容错PBFT协议提供的终局性，Tendermint就是其中的代表。 在这种情况下，一旦交易被包含在一个区块中并添加到区块链中，它们就被认为是最终的。 在这种情况下，领导者将提出一个区块，验证委员会需要在批准该区块时达成多数共识。

还有一个“经济终结性”的概念，回滚一个区块的成本会非常高。 在 Casper FFG 和 Tendermint 等使用削减机制的权益证明 PoS 系统中，如果权益持有者对两个区块进行双重签名，则他们的全部权益可能会被削减，即他们必须为最终性的损害付出代价。 付出极其昂贵的代价。 例如，如果网络上有 100 个利益相关者，每人投资 100 万美元，则现有股权总额为 1 亿美元。 如果在同一高度提议两个地块，比如说B和B'，66%的股权持有人投票给B 6600万，66%的股权持有人投票给B'6600万，那么至少有33%的股权持有人有恶意，这意味着至少损失 3300 万美元。

CAP定理和终结性

虽然绝对最终性似乎比概率性最终性更可取，但在选择时仍然存在一些基本的权衡。

在考虑基于拜占庭容错 BFT 的概率和最终性之间的权衡时，使用 Eric Brewer 的“CAP 定理”很有用。

CAP 定理指出，在分区的情况下，分布式系统只能保持一致性或可用性。 保持一致性的系统宁愿中止也不愿允许不准确的交易通过。 一个保持可用性的系统将允许不准确的交易通过并继续存在。 共识偏好系统提供拜占庭容错终结性，而可用性偏好系统提供概率终结性。

左：偏好一致性的系统； 右：一个更喜欢可用性的系统

在进行支付时，用户通常会选择概率上最终的协议，这就是为什么许多支持可用性而非一致性的基于 DAG 的协议专注于支持支付。 然而，许多区块链平台不仅提供支付功能，还提供由智能合约支持的 DApp。 不同的DApp在finality上可能有不同的偏好：对易用性有要求的DApp，如果交易即使不准确也能一直通过，会更喜欢概率finality方式； 趋向于一致性的 DApp，也希望在交易不准确的情况下终止整个应用程序，这更倾向于绝对最终性。 因此，最终性从根本上影响用户体验。

PoS 共识的最终性

以下是我们对一些主要 PoS 平台的分析；

薄荷糖

Tendermint 实现了绝对的最终性。 任何在预投票或预提交中获得超过 2/3 选票的区块都可以实现即时敲定。 这个过程一直持续到 1/3 或更多的验证者不再做出积极响应，在这种情况下，网络会暂时中断，这表明 Tendermint 更看重一致性而不是可用性。 当将 PoS 削减规则应用于 Tendermint 时，该协议还实现了经济终结。

雷公虫

Thunderella 的快速路径提供了绝对的最终性。 任何经过公证的最大交易序列都可以被视为已确认的输出。 如果超过3/4的快速通道委员会成员是诚实在线的，并且申请人也是诚实的，则可以立即确认有效交易。 但是，快速路径确认不同于整体的最终性，它是一种理想条件下的最终性。 一旦交易被记录在底层区块链上，它就会被完全确认，可以在链上设置，也可以基于 BFT 算法。 Thunderella 通过推送到基础区块链来优先考虑可用性，以防快速路径失败。

阿尔戈兰德

只要攻击者控制协议币值的 1/3 以下，Algorand 就可以保证分叉的概率可以忽略不计，让协议以强同步的方式运行，从而使每个区块达成最终协议。 在弱同步中，Algorand 可能会分叉，但使用拜占庭协议 BA* 来协商选择哪个分叉。 这样，当协议返回强同步时，Algorand 中的交易就完成了。 Algorand 优先考虑一致性而不是可用性，当候选块无法被接受时，它更愿意生成空块。

衔尾蛇创世纪

Genesis 可以根据其区块链选择规则实现概率终止。 此规则适用于最多 k 个区块的短程，其中 k 是安全参数，遵循最长的链； 对于超过k个区块的远程，使用充分规则plenitude规则，即检查当前链分叉后的时间段，并选择更高密度的链。

卡斯帕FFG

Casper FFG 旨在为基于区块链的系统提供绝对/经济的最终性，当委员会获得超过 2/3 的绝对多数（按股权加权）时，可以签署区块。 Casper FFG使用这种构建方式，即使攻击者控制了底层区块链的提议机制，也不可能最终确定冲突的检查点。 然而，由于 FFG 提供了安全性，而提案机制提供了活力，对手可以拖延共识以防止 Casper 完成未来的检查点。 FFG 优先考虑一致性，因为它不允许在没有超过 2/3 的验证者同意的情况下完成检查点。 FFG 还允许通过减少机制进行财务关闭。

卡斯帕TFG

CasperTFG 通过具有不同容错阈值的验证器实现绝对最终性。 也就是说，它的协议是异步安全和拜占庭容错的，允许验证者有不同的容错阈值。

Cryptium Labs中国聚会

Cryptium Labs 九月中国巡演招募

请点击图片报名⬇️

联文通讯

每日区块链重点事件，热门项目动向，7*24热点文章与洞察，《链闻》助你聚焦

扫码提交邮件领取此福利

连锁新闻CHAINNEWS

ChainNews为中国FinTech金融科技精英和决策者提供每日精华资讯、深度分析和评论

买入谣言比特币共识机制是什么，卖出新闻。

根据谣言买入，根据新闻卖出。

下载“恋文”App