Hedera哈希图共识

赫德拉Hashgraph 是一个基于异步拜占庭容错算法的新公共哈希表网络,该算法针对具有保证拜占庭容错的复制状态机提出。平台本身由 旋流 以及大约39位行业领袖的理事会.

到目前为止,该平台的治理模型和接收在加密货币领域已经两极分化,这并不奇怪。除了平台治理和政治因素之外,Hedera的Hashgraph共识机制和平台设计提供了一些令人兴奋的发展.

Hedera哈希图共识

历史简介

Hedera Hashgraph平台基于拜占庭式容错(BFT)共识的一种形式,称为异步拜占庭式容错(aBFT),在 学术出版物 由Leemon Baird于2016年提出。该平台旨在通过提供面向当今许多已建立的加密货币平台的解决方案,提供一种改进的分布式账本技术(DLT)模型。.

该平台受Hedera Hashgraph Council的监督,旨在通过合规性实现大规模采用,并提供一种架构,该架构将用户连接在高吞吐量和安全的系统中,以达成分布式共识.

引擎盖下

类似于区块链,但有明显区别,哈希表是“关于八卦的八卦协议,其中拜占庭协议是通过虚拟投票完成的。在区块链和哈希表中,当分布式社区聚集在一起就网络中的交易顺序达成一致时,就会产生共识,在这种情况下,没有人信任.

这是“不信任”一词的来源,通常指比特币,因为您不需要信任使用网络的任何人,只需相信系统不会受到损害即可。区块链和哈希表之间出现的关键区别在于,哈希表可以实现拜占庭协议和共识的公平性.

异步拜占庭容错

Hedera Hashgraph的主要功能是异步拜占庭容错,是拜占庭容错的一种形式。基本上,在分布式系统中,拜占庭容错是指系统即使恶意节点失败或传播虚假消息也能在网络中保持诚实共识的能力.

实用的拜占庭容错

阅读:什么是实用的拜占庭容错?

它有一些有趣的警告,并且已经对该概念进行了大量研究,尤其是在应用于诸如加密货币之类的分布式网络时.

哈希图共识机制是独特的。根据Leemon Baird的Swirlds Hashgraph论文:

FLP定理[3]中没有确定性的拜占庭系统可以是完全异步的,没有无限的消息延迟,并且仍然可以保证共识。但是,不确定性系统可能以概率1达成共识。哈希图共识算法是完全异步的,不确定的,并且以概率1达成拜占庭协议。”

系统是异步的拜占庭容错系统的假设意味着,即使恶意行为者控制了网络并可以更改消息,它也可以达成共识。 Hedera Hashgraph共识机制不像实际的拜占庭容错循环系统那样使用领导者格式,这使它能够抵抗针对领导者节点或节点小子集的DDoS攻击.

工作量证明在区块链中用于缓解这些类型的攻击(即比特币),但据Hedera称:

“但是,这样的系统不可能是拜占庭式的,因为一个成员永远无法确定何时达成共识。他们只有随着时间的流逝而不断提高的自信心。如果同时开采两个区块,则该链将分叉,直到社区可以同意扩展哪个分支。如果缓慢添加块,那么社区总是可以添加到较长的分支中,最终另一个分支将停止增长,并且由于其“陈旧”而可以被修剪和丢弃。

结果是系统效率低下,这不仅是因为需要工作量证明,而且还因为许多要执行工作的块最终被丢弃了。哈希图共识实际上是一个 无需修剪的区块链, 每个矿工都可以在不使用工作量证明的情况下以最快的速度开采区块.

有趣的是,作为虚拟投票系统,Hashgraph根本不通过网络发送任何投票消息。重要的是要注意,Hedera的共识机制仍然遵循基本的实际拜占庭容错假设,即 网络中的任何节点在任何给定的攻击实例下都是恶意的.

Hedera将共识机制的核心概念分解为以下内容:

  • 交易次数
  • 公平
  • 闲话
  • 哈希图
  • 关于八卦的八卦
  • 虚拟投票
  • 著名证人
  • 强烈看到

交易次数 –任何成员都可以随时创建已签名的交易,并且所有成员都会收到它的副本并就交易顺序达成共识.

公平 –一小群攻击者应该很难影响交易顺序.

闲话 –每个成员节点随机选择另一个节点,并告诉他们他们知道的一切.

哈希图 –一种独特的数据结构,用于考虑谁与谁闲聊并记录发生的顺序.

关于八卦的八卦 –该机制的关键特征之一是散列图散布在整个八卦协议中。由于哈希图包含每个节点的八卦历史和顺序,因此根据经验,此过程只是关于已经发生的八卦的八卦。一个重要的结果是,在此过程中仅消耗很少的带宽开销.

虚拟投票 –每个成员节点都可以就任何决定达成协议而无需发送任何表决,因为每个节点都有哈希表的副本。因此,每个成员确切地知道另一个成员将投票什么,而无需实际进行投票过程.

著名证人 –这是社区在哈希图中选择称为“著名证人”的几个顶点的地方,每个顶点都是在八卦过程中较早时被大多数节点接收的证人(即交易)。这样,他们可以更有效地对哈希图中的事件顺序达成共识.

强烈看到 –拜占庭协议的概率为一的证明,这是两个节点可以独立计算第三个节点的相同虚拟投票的地方,因为它们在哈希图中两个顶点之间的连接上得出相同的结论.

图片来源-Swirlds哈希图共识算法论文

八卦协议是哈希表的关键,其目的是在节点网络中快速地指数分布信息,以便每个节点都知道相同的信息。如前所述,哈希表是一种数据结构,由节点之间的通信历史记录组成.

八卦协议在网络中得到广泛使用,当特别应用于八卦有关的八卦时,它们为节点提供了大量信息,它们可以在这些信息上迅速收敛于交易历史的共识。该模型的主要优点是该过程所需的通信开销很小,这种效率对于可扩展和分布式网络非常有用.

尽管八卦协议确实为每个节点提供了信息,但它只是节点在特定信息上所需的最终共识的框架。实际的拜占庭式容错的基本限制是它的通信开销,这就是为什么它的纯形式不能很好地扩展,并且只能在很小的节点组中有效地工作。对于哈希表,由于每个节点都包含所有先前通信的哈希表,因此固有地不存在用于投票赞成共识的通信开销.

因此,哈希表的确定性功能将允许两个独立的节点根据交易的顺序(共识)得出相同的结论,而无需实际通过消息传递投票。这是该机制的虚拟投票。协议本身被定义为异步的,因为它不对八卦的速度或共识做出任何假设.

概念 强烈地看到 一种状态与另一种状态被用来减轻对诚实节点的恶意攻击,并且还可以用作协议协议通过虚拟投票实现拜占庭容错能力的一种方法。虚拟投票回合在每个节点本地进行,直到在 著名的证人 在那回合。在每个回合中都会确定著名的证人,一旦确定了每个回合,便会在哈希表中达成共识时间戳并就较早的事件达成共识.

网络中的每个节点都维护一个共享状态,该状态以数字方式对其随后向网络传播的交易的共识顺序进行哈希签名。该状态以Merkle树的形式组织,因此它对第三方可验证为真实,同时仍保持有效的小文件.

拜占庭容错的证明 & 公平

就像在实际的拜占庭容错(pBFT)中一样,哈希图共识假定不超过1/3的节点是恶意的,同时数字签名是安全的。作为异步系统,还假定如果系统是容错的,那么来回发送闲话的诚实节点最终将接收彼此的消息,即使网络中存在诸如协同攻击的障碍.

哈希图解决许多BFT系统失败的一个突出问题是公平的。这直接是指他们对网络中交易顺序的共识。出现的问题是确定一种措施,以确定传播到网络的交易是否先于另一个交易并且其位置被认为是“公平”的。

Hashgraph共识通过将它授予同时传播的2个竞争性交易的赢家来实现这种公平性。获胜者受到网络的青睐,随后又在共识中得到青睐的是最先到达大多数节点的节点事务,尤其是主动参与节点设置的“著名见证人”集合。使用著名的证人作为陪审团来决定网络中竞争性交易的顺序.

管治

Hedera Hashgraph治理系统包含两个层次:

  • 理事会
  • 开放共识

董事会是对Hashgraph提出主要批评的地方,因为它是对协议和网络的集中控制系统,在协议和网络中都明确提到了这两者。 白皮书.

除此之外,开放式共识是前面提到的共识机制,该机制允许节点加入网络以帮助创建更好的分散化。 Hedera为系统中的节点采用了权益证明加权投票模型,旨在减轻串通并激励用户运行节点.

建筑学

Hedera Hashgraph平台由三层结构组成,如下所示:

  1. 互联网层(底部) – Internet上的计算机通过具有TLS加密的TCP / IP连接进行通信.
  1. 哈希图共识层(中) –整个网络中参与八卦协议和哈希图共识算法的节点。所有节点都保持相同的共识状态.
  1. 服务层(顶部) –该层由自己的3个子组组成.
  1. 加密货币
  2. 档案储存
  3. 智能合约

加密货币是平台的本机货币,用户可以通过运行网络上的节点来赚取。文件存储系统是基于Merkle树的分布式存储网络,但也允许Java类供开发人员操作。 Hedera还与Solidity兼容,允许在平台顶部编写智能合约,从而构建可扩展的dapp.

最初,Hedera的网络将由少量节点组成,这些节点被分组为一个分片。但是,他们计划将网络转换为可并行执行的多个分片的可扩展系统,以使网络进一步扩展.

表现

Hedera Hashgraph对它的平台提出了一些相当大胆的主张。具体来说,它提到理论上的速度有多快,其中只有可用带宽限制了其容量。该系统显然每秒可以处理成员带宽所允许的尽可能多的事务(TPS),据他们说,该事务在一个分片中包含多达数十万个TPS。正如他们在白皮书中所述:

“即使是快速的家庭互联网连接也可能足够快,足以处理全球整个VISA卡网络的所有交易。”

结论

Hedera Hashgraph系统的创新共识机制,可扩展性和最终性在下一代区块链平台中显示出有意义的前景。但是,基于从世界顶级行业中选出的理事会成员组成的集中式治理模型,在很多人看来并不适合.

关于平台方向或未来的观点,Hedera Hashgraph代表了可伸缩性技术和应用于分布式账本技术和加密货币平台的大规模共识机制的又一关键步骤.

Mike Owergreen Administrator
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