區塊鏈中基於仲裁的共識協議的性能 – crypto.news

如果區塊鍊是一隻動物，那麼共識協議就是它的骨架。 作為任何去中心化網絡不可或缺的一部分，共識協議負責網絡中所有節點對交易的驗證。 這是通過確定添加的塊的有效性來完成的，確保它是所有節點都同意的。

什麼是基於群體的共識協議

基於群體的共識協議在區塊鏈領域非常流行。 但它們是什麼？ 與其他非基於群體的共識協議相比，它們是否具有任何優勢？ 他們的表現如何？

法定人數是一個在去中心化系統中大量使用的術語。 它是指分佈式事務在分佈式系統中執行某個操作之前所需的最少投票數。 共識協議被定義為系統。 管理特定區塊鏈在任何時間點發生的事情。

基於仲裁的共識協議是一種協議，其中在決定添加塊之前先獲得最低投票數。 

與其他共識協議的主要區別 

所有共識協議都有一個基本要求。 節點中的所有參與者必須做出集體決定，接受或拒絕添加新塊。 然而，根據基於仲裁的協議，做出決定的過程需要採取額外的步驟。

對於基於仲裁的共識協議，節點參與者通過兩個關鍵舉措交換消息。 首先，必須向所有節點提議一個區塊，這只能由共識領導者完成。 第二個是通知網絡參與者已經決定並驗證了該塊。 

在領導者提出一個區塊並且大多數參與者決定並驗證提議的區塊後達成共識。 

優於非基於群體的共識協議

基於仲裁的協議與非基於仲裁的協議有一個關鍵的主要區別。 也就是說，即使某些正確的參與節點出現故障或惡意行為，也能夠繼續運行。

共識之所以重要的主要原因是節點在消息傳輸和決策過程中可能會出現故障。 原因可能是斷電或惡意行為，導致消息丟失或延遲。

允許這種故障被稱為拜占庭容錯。 此類協議可以容忍崩潰故障或拜占庭故障。 崩潰故障是指參與者在執行共識時沒有響應或執行新操作。 

拜占庭錯誤是指可能是惡意代理的失敗參與者。 這種代理的特點是顯示與規定協議不同的隨機行為並採取任何行動。 

基於仲裁的協議中可以容忍的最大惡意節點數量是網絡中所有參與節點的 XNUMX/XNUMX。 總數包括誠實節點和惡意節點。

基於仲裁的協議的性能

為了衡量基於仲裁的共識協議的性能，應將它們細分並分析為三個不同的組。

實用拜占庭容錯 (BFT) 協議的性能

這些協議之所以如此命名，是因為它們實際上解決了兩個關鍵問題。 它們優化參與者間的通信和身份驗證，同時設法在難以同步的環境中保持功能。 

所有通信都集中在稱為主節點的領導者上，所有其他參與者稱為副本。 當主導節點發生故障時，會實施視圖更改協議，循環提示中的下一個參與者將成為新的主節點。 所有參與者都對所有參與者及其簽名有適當的了解，以便更好地做出投票決策。

該協議雖然為拜占庭故障提供了切實可行的解決方案，但在可擴展性方面卻存在很大問題。 為了容忍惡意行為，所有參與者必須了解所有其他節點參與者並交換大量消息。 它呈現出交換消息的計算複雜性。 

擴展也是一個挑戰，因為添加參與者幾乎是不可能的。 任何永久離開的參與者都被視為惡意行為者。 非常活躍和動態的區塊鏈生態系統將很快達到 ⅓ 限制並導致協議崩潰。

聯邦拜占庭協議的性能

根據聯邦拜占庭協議 (FBA) 協議，法定人數被分為幾個聯邦單位。 它通過擁有幾位拜占庭將軍來實現這一點，每個將軍都負責自己的法定人數份額。 它可以顯著增加交易量、降低交易成本和減少消息交換次數。 

在 FBA 協議下，每個參與節點都可以選擇他們希望信任的人。 這給任何惡意行為者帶來了困難，因為他們必須說服大量有效節點將惡意節點包含在其可信列表中。

多年來，FBA 越來越受歡迎，吸引了區塊鏈巨頭加入。 最著名的是 Ripple 公司和 Stellar 公司。 Sybil 攻擊是最顯著的威脅，對於 Ripple 區塊鏈來說更是如此。 驗證器唯一節點列表的存在提供了一個很好的解決方案。

委託拜占庭容錯協議的性能

委託拜占庭容錯協議（dBFT）遵循與 BFT 相同的執行風格。 然而，它的不同之處在於將共識集中在多個參與者中，從而解決了 BFT 的可擴展性問題。 該協議使用聲譽的概念來選擇共識參與者。

NEO 是採用 dBFT 協議的頂級參與者之一。 由於可能存在危險的安全威脅，其使用率相當低。 惡意領導者可以利用其視圖更改協議來創建確定性分叉。 然後，他們可以使用不同的消息創建 2 個新區塊，這兩個區塊均有效並被參與者接受，從而在網絡中創建兩種不同的狀態。 解決方案是丟棄視圖更改之前生成的所有消息。

拜占庭容錯和委託權益證明協議的性能

該混合協議縮寫為 BFT-dPoS，將高性能的所有權證明協議與 BFT 協議的安全性相結合。 根據該協議，每個代幣持有者投票選出一名區塊生產者，得票最多的 21 個節點符合資格。 然後，這 21 個人中的每一個都有固定的 0.5 秒時間框架來生產區塊，該過程按字母順序進行。

EOSIO是使用該協議的區塊鏈之一。 它擁有每分鐘3000筆交易的能力和BFT安全級別等巨大成就。 缺點是僅限 21 個區塊創建者，投票受到持有資產的影響。 它使得控製過程的碰撞成為可能。

作者註

與非仲裁協議相比，基於仲裁的共識協議是最近才出現的。 然而，它們具有強大的攻擊力，因為它們解決了拜占庭錯誤的問題，並且只要惡意節點不形成網絡多數就允許操作。

它們的性能因所討論的協議類別而異。BFT 帶來了巨大的可擴展性問題，而 FBA 則對 Sybil 攻擊具有一定的敏感性。 

dBFT 解決了可擴展性問題，但創建了視圖更改協議漏洞。 BFT-dPoS 提供了可能是最好的功能，但通過共謀帶來了風險控制。 然而，隨著該領域獲得更多創新，基於群體的協議的採用預計將會上升。