什么是中本共识

共识算法对于验证分布式区块链平台的真实性至关重要,并且是在互不信任的参与者网络之间建立协议的过程.

中本聪由中本聪(Satoshi Nakamoto)为比特币创建,它指的是与网络中的工作量证明共识模型结合的规则集,它们控制共识机制并确保其不可信性质。这样做,比特币成为第一个开放的拜占庭容错(BFT)开放和分布式点对点(P2P)网络,该网络利用匿名节点的分布式网络自由地随意加入和离开网络.

拜占庭容错(BFT)

拜占庭容错 是指分布式计算机网络即使信息不完善或网络组件出现故障也能以有效的共识保持容错的能力。在比特币问世之前,维持BFT,P2P网络的唯一方法是采用封闭或半封闭的节点组。此外,传统的BFT算法(如实用拜占庭容错(pBFT))使用的节点选择方法与中本共识中使用的节点选择方法不同。.

在像比特币一样大的开放和分布式网络中维护BFT要求使用依赖于密码学和博弈论机制的一组特定规则,以创建必要的不信任环境,以促进跨价值转移网络的分散共识.

在pBFT系统中,共识模型仅在少数封闭节点组(约50个)中起作用,在封闭节点中,存在大量的通信开销,使这些共识模型无法大规模运行。在具有任意故障的系统中达成共识通常需要特定的投票系统以帮助达成共识。对于使用pBFT共识模型的加密货币平台,该投票机制以循环式格式旋转“领导者”节点的系统为基础。由于系统由有限的封闭节点组成的网络组成,因此这些节点之间进行高效通信并确定提议每个新块的“领导者”是谁是微不足道的.

实用的拜占庭容错

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如果领导者有恶意行为,则可以从节点中以多数票将其删除。但是,这显然无法在像比特币这样的系统中很好地扩展,在该系统中,关于区块链整个状态的共识和所有交易的有效性都分布到世界各地成千上万个不断与网络连接和断开连接的节点上。此外,参与此共识系统需要固有的成本,以阻止参与者以恶意的方式行事.

因此,为了使比特币能够充当拜占庭式容错P2P网络,它引入了PoW挖掘共识算法,并结合管理该机制的一组特定规则,以实现整个网络的不信任共识。这已被称为古典《中本聪共识》.

中本共识如何运作?

中本聪共识大致可分为四个部分.

  • 工作证明(PoW)
  • 块选择
  • 缺乏
  • 激励结构

比特币的这四个组成部分的结合与统一使它成为了价值转移的分布式网络。它会以不信任的共识运作,只要为采矿过程贡献的大部分力量掌握在诚实的矿工手中,它将保持安全,正如您将在接下来看到的那样.

工作证明

总体而言,推动比特币共识的最重要引擎是工作量证明共识协议。基本上,矿工使用特定的完整节点来竞争采矿区块,以赚取针对每个成功开采和验证的区块颁发的区块奖励。采矿过程的成本是电力,它具有真实的财务价值,因此为每个开采的区块发出的BTC具有固有价值.

比特币采矿

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比特币中的PoW旨在防止双重支出。尽管UTXO模型中的数字签名方案提供了要花费的交易输出的可验证所有权,但是它不能防止重复花费。区块链是带有时间戳的数据块链,其中包含交易,每个块都哈希到前一个。这为区块链提供了不变性,但是如何判断您所在的链是否正确?这就是PoW的来历.

对挖掘的贡献基于计算能力,您在网络中拥有的功率越多,您越有可能挖掘一个区块。但是,该过程是随机的,因此基本上是彩票,谁将获胜的机会是随机的,因此不可能知道谁将赢得下一轮,并且参与成本将继续增加。由于这种模型,最长的链被认为是有效链,因为它来自最大的计算能力池。验证规则确保建议的块具有执行的必要计算工作才能被接受。此外,只要最长的链和大部分网络的散列能力由诚实节点控制,诚实链将增长最快,并超越竞争链.

该系统的结果是,解决了采矿回合的密码难题后,矿工向网络提出了该区块,如果该区块内的所有交易未花费双倍费用,则网络会验证该区块,然后将该区块添加最长的链条。对于像比特币这样的大规模分布式网络,通过51%攻击来攻击网络的成本是巨大的,并且随着网络的持续增长,其成本只会越来越大.

51%攻击计算器

51%攻击计算器

块选择

中本聪共识所采用的区块选择过程是使其区别于其他共识模型的关键组成部分之一。由于该模型基于PoW设计,因此区块选择过程特别是指矿工竞相赢得挖掘下一个区块的区块奖励的“彩票”过程.

请记住,在pBFT中,通过投票程序选择组长,并在每轮中以循环样式的格式替换。该系统中没有采矿,领导者选择要添加到链中的块,并且至少需要其他节点中的1/3批准。在比特币中,没有投票程序来确定区块头。取而代之的是,它利用一个密码难题,该难题基于增加区块中的随机数,直到达到代表该区块的哈希值的正确值,并且该随机数开始处需要零位为止.

网络中的矿工都竞相解决这个难题,第一个找到该解决方案的人赢得了本轮彩票。然后,矿工通过网络将该块传播到其他挖掘节点,这些节点通过将块添加到最长链来隐式投票接受该块为有效块。此过程的结果是消除了对第三方领导者的潜在第三方影响,因为该过程是随机的并且无法预测领导者。赢得彩票的唯一方法是为希望获得胜利的网络贡献哈希力量,而当您没有赢得胜利时,花费的精力就变成沉没成本,从而增加了采矿的激励结构。无论您是否成功挖矿,参与都将产生固有的成本.

缺乏

在分数储备银行系统产生的通货膨胀货币主导全球货币场景之前, 贵金属是价值储存和商业的主要形式. 使用它们并保留其历史价值(例如黄金和白银)的主要原因之一是因为它们稀缺。它们不仅稀缺,而且需要努力(上面的PoW)来挖掘和使用它们.

比特币的稀缺性基于此前提,即将要开采的比特币总数限制为2100万。此外,比特币只能通过采矿过程注入系统,并且遵循通缩方案,每210,000个区块(约4年)将区块奖励减半.

激励结构

比特币的通货紧缩设计创建了一种激励机制,以激励比特币所有者和比特币网络参与者的长期既得利益,以进一步保护和验证网络,同时还支持比特币本身价值的增长。比特币的通货紧缩性质还创建了一个迭代的博弈论模型,该模型通过长期受通货紧缩驱使的利益一致来优化网络内个人之间的合作.

激励矿工诚实地验证和保护网络,因为他们开采区块所获得的奖励是比特币。如果比特币的价值下降或网络受到损害,则会影响其底线.

重要的是,利用中本聪共识的比特币是 社会可扩展 网络。通过激励性设计,工作量和管理达成不信任共识的机制的规则集,比特币克服了人性的内在问题,成为可靠且合法的内在价值来源.

结论

中本聪共识是第一个应用于分布式账本系统的共识机制,因为它与区块链的发明相吻合,并以其神秘的架构师而得名。这些天来,“区块链”一词被乱扔了,以解决阳光下的每个问题.

区块链是加密货币的重要组成部分,但是,如果不与平台的其他组件交织在一起,它们的巨大潜力是不可能的。在比特币和其他一些工作证明加密货币中,这就是中本聪共识,对于打造像比特币这样的可社交扩展的网络至关重要.

Mike Owergreen Administrator
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