共识机制哪家强?InterValue公链承载区块链4.0新希望

InterValue项目团队接受了W财经系列专访。为了让大众深入了解InterValue团队的技术实力,我们就InterValue共识机制如何在一众纷繁复杂的共识机制中脱颖而出进行了深入探讨。以下是专访内容:

众所周知,对于一个公链来说,是否足够安全?是否更有效率?共识机制是关键。

共识机制设计好了,一是能够保证网络的安全,保证记账的安全,免于遭受恶意攻击。二是能够让社区有效的运转,特别是在如何激励方面,是否有好的设计是自治社区能否进入良性循环的关键。

区块链底层技术平台还处于探索期,以目前的技术水平还没有进入到实际的大规模商用阶段。公链项目InterValue则是采用自主设计并实现的分层分片的基于DAG的HashNet共识机制。HashNet共识机制是分层(全节点、局部全节点、轻节点、微节点)分片(独立自行设计记的分片机制)的Gossip的DAG共识算法,其中分层这种架构设计将会是今后区块链技术整体实用化的终极架构(目前诸多项目均借鉴了InterValue的架构设计),分片是能够显著提升性能的有效方法,基于Gossip的DAG共识算法是当前技术研究进度下对基于DAG这种结构实现最优异的分布式一致性达成的算法。

互联价值(InterValue)项目以提供全球价值互联网基础设施为目标,针对现有区块链基础设施普遍存在的实用化程度较低,尤其是交易拥堵、交易费高、交易确认时间长、抗量子攻击能力较弱、通信层节点匿名性不高、交易匿名保护、跨链通信和多链融合能力较弱、存储空间较大等问题,优化提升区块链技术在各个层面的协议和机制,实现价值传输网络各层次的支撑协议。

InterValue作为真正的区块链4.0基础设施,为各类价值传输应用提供基础设施,为各类 DApp 开发提供底层开发平台,为构建全球价值互联网提供现实可行的技术途径。

问:采用双层共识机制的InterValue是如何解决当前区块链存在的痛点的?

InterValue:目前已有的区块链技术多数无法进入到实际的大规模商用阶段,其主要原因在于共识机制难以在去中心化和可扩展性之间取得较好的权衡考虑,例如比特币、以太坊具有较好的去中心化程度,但TPS较低;EOS具有相对高一些的TPS,但中心化程度较高。

InterValue的HashNet共识机制的主要创新点在于通过“片内自治,片间协作”的方式形成一个分而治之的分布式账本系统。具体来说,InterValue的顶层全节点负责对参与共识的下层局部全节点进行节点拓扑和分片的维护,局部全节点在片内对交易达成共识,片间通过Gossip协议同步全局账本。

基于双层 Gossip 的 HashNet 共识框架

这样设计的主要优点在于顶层全节点之间采用HashNet和BA-VRF协议保证分片的公平性和去中心化程度;底层局部全节点采用HashNet共识实现高交易吞吐率,且分片数量不受限制。

目前InterValue团队已经在2.0测试版中实现了HashNet共识机制,并请工信部信通院泰尔实验室对2.0测试版进行了测试,测试结果为:纯性能测试10分片TPS大于240万,实际交易性能测试10分片TPS大于20万,不同地域分布测试TPS大于42万,签名验证后性能测试10分片TPS大于10万,单笔交易确认时间小于3秒,数据污染对交易性能无影响,系统容错性符合预期目标。

问:根据CAP理论,完全去中心化、安全、高可扩展性的公链理论上是不存在的。作为全球首个支撑大规模应用的实用化区块链4.0项目,InterValue如何平衡去中心化、安全性和可扩展性?

InterValue:如何在去中心化、安全、高可扩展性之间取得较好的平衡是本项目在设计之初一直在讨论的问题。

InterValue分层分片的HashNet共识机制是达成这一平衡的关键因素。HashNet采用基于双层Gossip拓扑框架,通过“片内自治,片间协作”的方式形成一个分而治之的分布式账本系统。顶层全节点负责维护节点拓扑和分片,下层局部全节点负责交易验证、交易共识、交易存储以及账本一致性维护。通过将分片和共识的解耦在去中心化和可扩展性之间取得较好的平衡。

HashNet数据结构图

为了提高系统安全性,InterValue采用抗量子的哈希和签名算法、交易匿名保护等多种手段保护交易安全和用户隐私。

问:我们看到,InterValue交易并发量高、交易确认速度快、可快速构建面向不同应用场景的生态体系。您认为作为区块链4.0InterValue的共识机制相比区块链3.0有哪些进步?

InterValue:InterValue的HashNet共识机制主要优势包括:(1)高交易吞吐率,有望实现大规模商业应用的落地,目前已实现百万量级的峰值TPS交易速度。(2)通过双层分片机制,在去中心化和可扩展性之间取得较好的平衡。

问:我们注意到,DAG的数据模型的确可以打造一个高TPS的主网,InterValue是如何保障主网内节点数据最终的一致性的?简单来说,当InterValue上一笔交易完全被确认,需要几次确认?也就是需要经过几个节点呢?又是如何解决节点作恶问题的?

InterValue:InterValue节点数据的一致性本质上是一种异步PBFT,节点通过gossip协议同步已产生的交易,通过验证交易被见证的路径以达成交易一致性的共识。

InterValue上一笔交易被确认,需要经过片内至少2/3的局部全节。InterValue中恶意节点数量小于1/3时,不会影响共识达成。为了防止片内恶意局部全节点串谋,InterValue周期性用候选节点替换已有分片中的局部全节点。为了防止双花交易,每个轻节点根据ID后缀匹配的结果只能向某一个特定片的局部全节点发送交易请求,片间账本数据根据其共识时间戳实现交易全排序,从而保证各局部全节点账本一致性。

为了防止节点恶意同步大规模数据造成服务不可用问题,每个连接自动限制其发送的事件数量。

哈希算法原理图

问:就公链的安全性来讲,目前还没出现一条让大家满意的公链。InterValue很可能就是下一个独角兽公链。InterValue独特的自我进化的生态系统是否体现了它的共识机制优势?

InterValue:是的。InterValue生态系统的顶层目标是能够将其应用于数字货币、分布式社交平台、分布式存储、分歧合约等金啥融和非金融领域,同时实现跨链通信和多链融合。

从金融和非金融领域应用来看,其特点是用户规模巨大,需要高TPS,这就需要InterValue的共识机制做支撑。从跨链通信和多链融合来看,共识机制的双层架构模式,可以将其他公链当作InterValue的特殊分片,通过顶层全节点实现InterValue与其他公链的无缝连接。

问:InterValue的整个主网是基于DAG数据传输模式进行传递、DPOS机制的全节点、POS+POW+POB+POO混合的局部全节点,此外也加入了以太坊还没有完全实现的分片技术,以及拜占庭容错。可以说InterValue具备了构建行业公链的众多技术优势,团队是如何做到兼收并蓄这些最先进的技术并统筹发挥最大技术优势的?

InterValue:团队在开启InterValue项目时,其初衷并非是追求大而全、也并非是为了吸引眼球而搞创新。

区块链本质上是一个分布式账本系统,公链的挑战性难题是如何在去中心化、可扩展、安全性之间取得最佳的平衡效果。由于去中心化、可扩展、安全性相互制约,以此为目标就不得不综合考虑各个层面上的具体设计难点,而不能只关注某一个特定点上的问题。

团队在开发InterValue的过程中,会遇到各种各样的具体问题,通过不断研讨和调整技术方案,最终形成了目前的技术方案。在后续开发过程中,我们仍然会紧跟技术前沿,通过多种途径提升系统的安全性、可扩展性和去中心化程度。

共识机制至关重要,是区块链技术的核心,很大程度上决定了整个区块链系统节点间的相互信任程度,也决定了其他使用者对于区块链上数据的信任程度。

一个区块链系统,共识机制设计得好与坏直接决定了系统的工作效率、运行成本、安全性、稳定性,甚至毫不夸张地说,直接决定了系统存在的价值。

对于一个公链项目来说,将技术钻研到每一个细节就是对项目本身最大的褒扬。InterValue团队做到了,他们对共识机制侃侃而谈。每一次对技术的深入探讨,都彰显了他们对于区块链4.0公链的无比热忱和坚定决心。

InterValue必将用共识打动人心,用技术征服用户。我们期待着InterValue引领公链潜力的爆发。

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