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扩容共识?图灵计算机奖获得者认为他找到了新方法

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本帖由 莱特区块链社区 同步到 莱特币中国社区 的微博!
发表于 2017-3-20 17:49:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 莱特区块链社区 于 2017-3-20 17:50 编辑

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     若公有区块链要获得成功—不管是用于货币,智能合约或者完全是其他的某些东西—它就需要一种能够扩展的共识算法。
   虽然人们正在竞相开发一种可以这样做的系统,有一位杰出学者最近研发的一款设计可能会是这种长期以来追求取得取得进展的一个标志。这种设计被称为“algorand“,其创始者是自麻省理工学院(MIT)的Silvio Micali教授。
    Micali是一名密码学家和计算机理论家,以其伪随机数和零知识证明(零知识证明就是支持和支撑匿名区块链项目zcash的zk-SNARKS的基础)上的成就而为人所熟知。他同时还是图灵奖的共同获得者(图灵奖亦被称为计算机界的“诺贝尔奖”)。
    尽管Micali拥有令人印象深刻的奖励证明,但是他的技术同样拥有广阔的前景。Algorand是权益证明(POS)机制的一种变体,POS使用了密码学来随机选择将下一个区块(或交易)增加到区块链上的参与者。
    Micali在2013年首次开始了解比特币,他解释说比特币的协议设计让他印象深刻,但他同时也渴望对这种协议中他认为需要更多研究的地方进行修善。
    Micali告诉CoinDesk说:
   “我真的为比特币所着迷。但是同时我说过,‘如果我必须得做同一件事的话,我将做成完全不一样的’
    Micali的方案如果成功了的话,那么他相信他的系统就可以轻松处理上百万节点—这将为目前区块链面临的最大的问题提供一种解决方案。
凭自己的运气
    比特币矿工竞相解决加密谜团,获胜的矿工可以获得下一个区块,并赢得区块奖励。
    但是比特币的工作量证明(PoW)机制(同样又被称为“中本聪共识”,以其不知名的创始人中本聪命名)会导致过度的能源消耗。一些人说这还可能导致比特币挖矿的中心化,也就是说可能会导致只有少数大型实体才能获得新的比特币。
    为了试图实现这种分配方式的民主化,algorand使用了Micali称为“加密抽签”的方法来选择来创建和验证区块的参与者(也许是多达一百万用户的系统中的几百人)。
    虽然大部分POS系统都依赖于随机性,但是algorand是不同的,其不同之处是你可以通过自己的计算机进行抽签,凭自己的运气来进行自我选择。这种抽签的方法以前一个区块为基础,是自动的选择过程(不涉及到信息交换)并且完全随机。
    Micali的想法源自古雅典时代,当时当地通过名为“抽签”的流程来随机选出政治官员。(这种方式在本质上就是把一些人的名字放到一个大帽子中,然后随机抽出几个。)
    通过采用密码抽签,其理论是algorand可根据需求进行扩展,同时还有安全性和速度上的好处。
    “这个系统必须得速度快,”Micali说,“我不想有任何工作量证明,我也不想有过度的沟通交流。”
一种公平和明主的系统
    因为Algorand对计算机的要求很小,任何人都能在该环境中在自己的笔记本上运行这种系统。虽然比特币存在用户分级(进行交易的消费者和搜索区块的矿工),但是Algorand并没有这样的区别。
    Algorand的愿景是,所有人都将有同样的网络访问权限。
    该系统与其他权益证明(POS)系统类似,你被选中获得奖励的几率基于你持有或预留的币的数量(我们把它称为algos),你拥有的algos越多,那么你被选中的概率就越大。
    一旦你知道自己被选中成为申请人(proposer),那么你就可以创建一个区块,之后将与哈希证明(一种随机号码,数字签名可以很容易对其进行验证)一起广播到网络上,本质上就是告诉别人,“这是我的区块,这是我赢得这个彩票的证明。”
    哈希证明最小的申请人(仍旧是随机抽取)将会成为创建下一个区块的候选者。
    Algorand程序的下一步就是验证候选区块以及—在出现一个区块申请人提交两个或更多区块的情况时—确保链上没有分叉。
    也因此,Micali转向一种几十年前的协议。
向分叉说再见
    中本聪共识带来的一个副作用就是产生网络分叉的可能性,当两个矿工几乎同时解决网络谜团时,就可能会在任何时候发生这种分叉的可能。
    因此,用户一般会等待大约30分钟(三个区块时间)来合理地确保交易已经的通过。
    “现在你必须要处理分叉,这就造成了一些心理上的焦虑,因为区块不是最终的,而人需要一种确定性。”Micali说。
    Algorand处理这种模糊性的方式就是对那个具有很小分叉可能性的区块达成共识。这种系统利用了一种拜占庭共识算法的修改版。
    拜占庭协议构想于20世纪80年代,这种协议为没有可信任节点的分布式系统提供了一种达成共识的方法。在这种设计中,这种系统可以承受高达三分之一的参与者反对该系统。
    拜占庭协议具有两种特点:如果所有的参与者开始以相同的值开始,那么他们就是对这个值达成了一致共识。如果参与者以不同的值开始,那么所有诚实的参与者(遵循该协议的人)将会在某一个值上达成一致。在区块链上,这些值便是候选区块,而参与者便是交易验证者。
    但是,传统的拜占庭协议有一个问题,就是它要求所有的参与者进行多轮的强烈交流,这就使得系统难以扩展。
    “我无法在一百万或一千万用户之间运行拜占庭协议。一个成功的系统中,一亿的这个数量实在太大。”Micali说。
    为了改进这一点,他开发了一个修改版的拜占庭协议。
参与者可替代性
    在Algorand中,一小部分参与者可以代表整个系统来运行拜占庭协议。这可以让协议运行速度更快,随着越来越多的参与者在每一步中的被替代,那么该系统就可以在一种敌对的环境下变得安全。
    Micali的拜占庭协议的运行原理就是:持币者在第一轮中自选成为验证者(verifier)。这些验证者将他们的信息同凭据一起发送到该网络。
    现在这些验证者已经暴露了自己,那么那些具有丰富资源的对手可以轻易贿赂他们。不过这没关系,因为一旦信息被公开,就不可能被收回。
   “ 如此,除了政府收回维基泄密公开的消息之外,对手就不能再做什么了。政府可以逮捕泄密者,把他送进监狱,但这个消息已经被传播到网络上,”Micali说。
    所以,即便对手成功贿赂了验证者,也还是晚了。因为下一轮的通讯中新的参与者已经自选出来了,而这一过程将会再持续8轮多,直到共同协议的达成。
    一旦达成协议,足够多的参与者将会在拜占庭协议的最后一步中签名认证该区块,然后该区块会被广播到网络上,如此所有的用户就都可以将其添加到链上了。
    因为该系统中的唯一的延迟因素基于区块在网络上的传播速度,所以Micali将区块大小设定在为1MB。当网络速度变快时就可以提升区块大小,而没有任何安全风险,他主张到。
一种新的世界秩序
Micali并不认为Algorand(他说,这只是一个描述虚构场所的名字而已,在这个场所中,所有数学的奇妙之处都在这里发生,不可能成为可能)将会取代比特币。他认为不同的系统可以同时存在。
即便是今天,以物换物依然存在。所以Micali认为比特币没有理由将来会不再存在。但是他确实极度相信比特币的能源浪费是没有必要的。
    “不知怎么地有些人做出了这样的类比:挖黄金也是浪费能源。事实上,黄金开采过程中的能源浪费并不意味着我们应该破坏这个星球,因为这是我们的先辈破坏的,”他说。
    他同时还认为,Algorand不仅作为加密货币的共识协议,还意图作为所有类型区块链系统中的一种共识协议。
    虽然, algorand就像它的名字一样,目前还处于理论阶段。
现在,Micali说,他正在阐明一些技术问题,并希望不久后的一天,该系统能够进入测试阶段。   


原文地址:
撰稿人:Amy Castor   
发表时间:2017/3/19  12:00GMT;
翻译:Amber

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发表于 2017-3-20 17:53:38 | 显示全部楼层
比特币成出头鸟了
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发表于 2017-3-21 20:47:42 来自手机 | 显示全部楼层
都来凑热闹了
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