CHE:雪崩DEX開發者為你詳解Avalanche共識機制

原文作者：ConnorDaly，AvalancheDEX平臺Pangolin創始人

原文編譯：eternal，律動BlockBeats

本文梳理自AvalancheDEX平臺Pangolin創始人ConnorDaly在個人社交媒體平臺上的觀點，律動BlockBeats對其整理翻譯如下：

Avalanche徹底改變了區塊鏈網絡的每一層，但它有一項創新高于其他一切。當我發現這一點時，立刻辭去了原本的工作，全身心地投入Avalanche的事業中。

以下是關于Avalanche的權威解讀。

首先，什么是共識？

它是確保分布式系統中的多個節點做出相同決定的機制，對于區塊鏈而言，最重要的決策是判定哪個區塊應該成為鏈上的新區塊。

在Avalanche的共識機制問世前，有兩大系列的共識算法：Classical和Nakamoto。

Yuga Labs推出基于比特幣的NFT系列TwelveFold:金色財經報道，Yuga Labs宣布發布了一個新的基于比特幣的NFT系列，名為TwelveFold。該系列將包括300件寫入比特幣區塊鏈上的satoshis上的生成藝術作品。這個過程是通過Ordinal Theory協議實現的。這些NFT被放置在一個12x12的網格上，作為“比特幣區塊鏈數據制圖的視覺寓言”。

YugaLabs表示，該NFT包括3D元素以及手繪功能。（TheBlock）[2023/2/28 12:33:17]

Classical的共識是通過多輪投票來實現的。網絡中的每個節點都要與其他節點進行通信，把自己的決定廣播出去。由于節點需要和整個網絡內的其他節點進行交流，因此，網絡節點的成員需要一個準確的協議成員列表。

Classical共識算法在節點數量較少時很有效，但該算法的時間復雜度O(n^2)特別高，導致節點網絡的運營成本巨大。同時，這種算法無法擴展到支持用戶流動的大型去中心化網絡。

數據：2022年前11個月黑客竊取加密貨幣價值已達43億美元，較去年同期增長37%:金色財經報道，根據網絡安全公司Privacy Affairs最新發布數據顯示，從2022年1月到2022年11月，黑客竊取的加密貨幣價值高達43億美元，比2021年同期增長37%，其中規模最大的黑客攻擊包括：AxieInfinity（6.25億美元）、Wormhole（3.2億美元）、Nomad Bridge（1.9億美元）Beanstalk（1.82億美元）和Wintermute（1.6億美元）。（blockworks）[2022/12/27 22:09:47]

一些采用Classical共識算法的區塊鏈試圖掩蓋性能方面的不足。這些區塊鏈往往只讓一小部分驗證節點參與共識機制及出塊驗證過程，來蒙蔽用戶。在這類區塊鏈網絡中，表面存在1000個驗證者，但實際上只有100個驗證者參與共識決策。

第二大類共識算法派系是Nakamoto共識。這就是比特幣及許多其他種類的加密貨幣所采用的。它采用「最長鏈原則」，默認消耗工作量最大的那條鏈有權威的歷史數據記錄。礦工不參與投票驗證，他們只進行哈希計算并將工作成果對外分發。

Polygon聯合創始人推出web3創業加速器Beacon:金色財經報道，Polygon和Symbolic Capital聯合創始人Sandeep Nailwal推出了一個 web3 創業加速器。Nailwal表示，已有 15 家初創公司獲得了 Beacon 的資助。他拒絕透露這些初創公司的名稱，稱它們將在 1 月份公布。[2022/12/21 21:57:08]

Nakamoto共識算法的優勢在于，它可以擴展到大量的用戶而不損失性能。但問題在于，性能本來就不是很好。

任意數量的礦工節點可以隨意的參與或退出爆塊過程，這導致出塊的速度緩慢，并且隨時可進行區塊重組，導致鏈上存儲內容可變更。

你可能聽說過，比特幣網絡上的一筆交易在新出6個區塊后，就完成了最終確定。但這只是概率達99%的高概率事件，僅僅基于置信估計。

?一個新區塊及其所在的鏈被網絡節點確認的次數越多，就越不可能有更長的鏈條分叉來取代之。但這并不能確保更長的鏈條分叉不會出現。

Watcher.Guru：全球通貨膨脹的上升正在推動投資者購買比特幣:金色財經消息，Watcher.Guru發推特稱，幣安在拉丁美洲的負責人表示，全球通貨膨脹的上升正在推動投資者購買比特幣。[2022/8/15 12:25:30]

接下來介紹Avalanche的共識機制。這是一類全新的共識算法，通過隨機二次抽樣來實現。

該共識協議由包括Avalanche聯合創始人EminGünSirer、TedYin、kevinsekniqi在內的康奈爾大學研究人員發明，并進行了標準化。

讓我們通過一個例子來介紹Avalanche共識機制。

假設有1000名會議參與者需要共同決定午餐吃什么：披薩還是三明治。每個人都有一個最初的偏好，但他們需要在最終方案上達成一致。

作為參與者，你進行了一次小的隨機采樣，問了10位參與者，他們想吃什么。7個人說披薩。看起來大多數人都想吃披薩，所以現在若有人問你，你也會回答說想吃披薩。

哥倫比亞足球巨星James Rodríguez與ZKSpace合作推出NFT:金色財經消息，哥倫比亞足球巨星James Rodríguez宣布與ZKSpace合作推出紀念版NFT系列《Zurda》，據介紹，該系列NFT共計1500份，其中包含Rodríguez跨越三大洲的杰出職業生涯的關鍵亮點。（news.bitcoin）[2022/6/2 3:58:38]

接下來，你執行另一輪隨機采樣。你詢問另一組隨機抽到的10個人，如果大多數人回答三明治，你就改變自己的偏好；而如果大多數人回答比薩，你會再次回答說想吃披薩。這樣下來，你在兩次抽樣調查后，得到的結果是一致的。

您可以繼續迭代此過程，直到連續100次獲得相同的結果。此時，你認為最終決定已經完成。

由于節點在每輪抽樣調查中，只與固定數量的少量節點進行通信，所以單輪抽樣中消息傳遞的時間復雜度為O(1)。與Classical共識算法不同，消息傳遞的復雜度不會隨節點數量n的增加而增加。

但是，需要多少輪隨機抽樣才能得到最終結果呢？這取決于網絡的大小。然而，它的復雜度是一個可控的O(logn)。

雪崩共識是基于概率統計的。一個節點可能只對少量節點進行重復采樣，并得出錯誤的結論。但該協議是可調參的。我們可以使這種情況發生的概率變為極小，比如低于0.0000000001%。

由于這種高度的可預見性，Avalanche具有最終性。一旦網絡內的交易被決定，它們就被永遠鎖定在鏈上。Avalanche上不會有區塊重組。

這是Avalanche共識機制的可視化效果展示。

https://twitter.com/das_connor/status/1470147125870841861

如果你仔細觀察，會發現抽取到某些節點后，多輪抽樣的最終結果便不可能逆轉。這就好像移動的雪花變為雪崩一樣。雪崩協議Avalanche由此得名。

既然你知道了它是如何工作的，它又為何顯得重要？它能做什么呢？

屬性1：該協議具有較高的運轉效率，限制因素主要在于消息延遲和網絡帶寬。

這意味著您可以在低配的硬件上接入Avalanche網絡，不需要專門的挖礦設備，中間層的服務器就可以了.一些用戶甚至在樹莓派微型計算機上運行Avalanche驗證節點。

屬性2：該協議是靜態的，只在有工作需要處理的時候運行，沒有像工作量證明機制那樣的"浪費"。

屬性3：Avalanche的共識算法是環保的。由于其硬件要求非常低，因此對環境的影響最小。Avalanche最近還與企業家Vinay合作，以保證碳中和。

屬性4：Avalanche共識算法的執行速度很快，在模擬實驗及實踐中，Avalanche每秒可以處理4500筆交易，并在1-2秒內完成最終確定。

屬性5：Avalanche可以使用任何形式的Sybil保護機制。您可能聽說過Avalanche是一個采用權益證明的區塊鏈。但POS不是共識算法，這只是一種針對女巫攻擊的保護機制。

Sybil保護機制可以防止單個用戶操縱多個節點并偽裝成多個用戶。要運行多個驗證節點，您需要擁有大量權益，我們認為stake是一種稀缺資源。

盡管Avalanche協議需要Sybil保護機制，但您也可以采用其他的任何方法。例如，您可以使用工作量證明重建Avalanche。

Avalanche共識機制是具備可配置性的。它實際上是一個全新的共識協議，沒有固定的代碼實現。

例如，您可以選擇設定網絡參數來優先考慮安全性或活躍性。

在Avalanche區塊鏈中，我們對網絡進行了調整，使其高度安全。與針對比特幣的「51%攻擊」不同，入侵Avalanche需要80%的節點串謀。

比特幣的「51%攻擊」看起來像是一個中心化組織篡改歷史，并壓制少數派。而在Avalanche中，80%的節點串謀引發的安全故障，會導致網絡不同部分的節點做出不同的決策。Avalanch對安全性與活躍度進行了均衡考慮。如果1/3的網絡節點離線，網絡運轉進程將放緩或停止，直到恢復到閾值水平。

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