维特链联合发起人黄步添受邀参加2018国际区块链大会

11月30日,2018国际区块链大会共识机制专题论坛在长沙国际会展中心召开,VNT Chain联合发起人、云象区块链CEO黄步添受邀参加此次会议,就“共识机制与实体经济——技术与应用创新”议题发表《下一代分布式共识机制及系统设计》演讲,并与现场其他嘉宾和观众展开了深入交流与探讨。

1.区块链常用的共识机制

区块链相较于传统互联网一个重大的突破和技术创新,就是共识机制的设计。从中本聪发布比特币白皮书首次提到POW(工作量证明)到现在,区块链共识和我们的社会共识一样也在不断演进。目前区块链比较常见的共识机制有POW(工作量证明)、POS(股权证明)、DPOS(股权委托证明)、PBFT及其派生方案。我们先来了解一下他们具体如何工作的:

POW(工作量证明),通过复杂计算验证合法性,验证通过后通知其他节点,其他节点再进行最终确认。它的优点是算法相对比较简单,容易实现;但效率低,容易造成能源浪费。

POS(股权证明),每个节点都参与竞争,根据每个人的信息进行投票,投票结果是公认的出块节点。相对POW来说,因为不需要比拼挖矿算力,所以不会造成能源浪费,同时更难进行51%攻击;但是却更容易分叉。

DPOS(股权委托证明),是基于POW及POS的基础上一种共识机制,每一个持币者都可以进行投票,由此产生一定数量的代表—投票节点,他们彼此之间的权利是完全相等的。同时也会有一批候选节点,当投票节点不能履行他们的权力和义务时,就会重新投票被得票最高的候选节点代替。因此DPOS在工作上有着很高的效率,也相对比较公平,但是在性能扩充方面却有限。

PBFT(拜占庭容错),是一种状态机副本复制算法,通过服务作为状态机进行建模,状态机在分布式系统的不同节点可以进行副本复制。它的重点在于一致的确保,主要分为:预准备(pre-prepare)、准备(prepare)和确认(commit)三个阶段。采用这种共识机制,网络具有高度容错性,在一个有3f+1个节点的网络中,失效节点数为f,网络依然能够正常运行,容错率接近33%。虽然可以存在多于3f+1个副本,但是额外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性

当然,除此之外还有PAXOS(基于领导者的共识)、轮转、联合共识、专有分布式账本、N2N(节点到节点)等等共识机制。

共识机类型及典型案例制示意图

2.下一代分布式共识机制设计方向是什么?

从上面几种共识机制我们可以发现,他们各有优势但也有相应的缺点,所以在一定程度上无法满足现在商业级应用场景的高效率、高安全、可扩展等需求。随着区块链不断发展,未来区块链技术将呈现联盟链公有链融合、链上链下治理协同的发展趋势。区块链底层基础设施也将发展成分布式智能价值网络,即“联盟链+跨链+公有链”的聚合链架构模式,这既能满足企业级商业应用也实现链上、链下资产和价值的流通。所以区块链要应用落地,下一代分布式共识机制的设计也需要在一定程度上满足商业应用的需求。

3. VNT Chain(维特链)采用了什么共识机制?

对此,VNT Chain设计了一种在网络级采用硬件实现共识验证的方法:Vortex,即DPOS+BFT+硬件加速。DPOS主要是选举出超级阶段,通过并行化交易流程、GPU加速验签、FPGA实现共识验证的系统运行框架极大提升了共识效率;BFT主要解决终局性问题,融入BFT可以实现快速终局;通过硬件加速解决共识过程中大量时间消耗在哈希和对接收信息进行处理两类操作上的问题。同时能够有效应对各种攻击防止分叉,确保安全性。采用这种共识机制能够让下一代分布式智能价值网络VNT Chain极大的满足区块链商业应用落地需求,适合各类场景基于此开发应用及DAPP。

据了解, 受邀参加此次活动的嘉宾还有中国分布式总账基础协议联盟技术委员会主任、中科院计算机所博导、中科院信工所博导白硕,迅雷链总工程师来鑫,Hedera Hashgraph亚太区负责人Edgar Seah,电子信息产业发展研究院赛迪工业和信息化研究院行业研究员蒲松涛等。

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