Hashgraph是否能解决公链的效率与公平矛盾

|喃喃自语 2018-05-21 14:00:29 758 来源:喃喃自语
摘要:区块链公链现阶段被底层设施不完善限制了发展,而造成底层设施不完善的原因目前主要是效率与公平之间的矛盾。

区块链公链现阶段被底层设施不完善限制了发展,而造成底层设施不完善的原因目前主要是效率与公平之间的矛盾。


效率是指区块链的交易性能,公平是指区块链的去中心化程度带来的安全问题。而对于区块链公链而言“效率与公平”二者之间的度又很难把握。EOS通过多链并行,多线程合约方式期望找到平衡点。Achain想通过多链并行的方式解决;TrustNote想通过采用有向无环图这种新的数据结构解决;IFMChain尝试通过改变打块机制解决;QuarkChain认为分片是关键;超脑链Ultrain和初链TrueChain则希望通过共识机制解决,前者使用随机可信证明机制(R-POS),后者使用混合共识机制;HPB(High-performance Blockchain,芯链)则提出了软硬一体的解决方案,这些方案都能解决一些问题,但结果也都并不理想。


现在有一个方案是希望通过DAG底层数据结构和网络分层的结构,提升整体公链的处理速度。在底层数据结构上采用基于 HashGraph 的增强 DAG 数据结构。


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DAG是有向无环图,在结构中,交易信息被封装成一个个单元(Unit),单元与单元之间相互连接组合成一个 DAG 图。新单元可以选择连接到任意一个或多个旧单元,通过新交易验证并引用旧交易完成验证,简称“DAG共识”。最后,对DAG上的所有交易全排序,变成一个类似于区块链的结构。由于单元可以连接到任意一个或多个之前的单元,不需要为共识问题付出更多的计算成本和时间成本,也不必等待节点之间数据强同步,甚至没有多个数据单元拼装区块的概念,因此可以极大提高交易的并发量,并把确认时间降低到最小,可以提高效率。


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用 HashGraph 的增强 DAG,采用柱状的交易事件排序机制。记录了全网所有节点以什么样的顺序给其他节点发送了什么数据,每个节点都在内存里有下图那样一个HashNet的拷贝。每个节点(下图的A、B、C、D、E)拥有一个放置顶点vertex(也叫 event,事件)的柱子。最新发生的事件,会记录在图顶部。


Hashgraph技术采用已有的HashGraph共识算法使用Gossip网络(通过Gossip about Gossip互相传播协议通讯)和虚拟投票(Virtual Voting)策略更快实现共识。同时共识机制采用 HashNet 的 DAG 共识与 BA-VRF 共识机制相结合的双层共识机制,来保障公平。


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将网络分为两层,主网与子网,均通过 HashGraph 达成共识。子网内节点称为局部全节点(local full node),负责子网内部的交易确认和验证,维护子网内部交易一致性;主网由全节点组成,接收下层网络内部节点的交易数据和跨子网交易数据,负责同步信息的责任节点从局部全节点中随机产生。如此一来,子网内部的交易只需要在子网内部确认,从而进一步提升交易确认速度,这就是“章鱼结构”。


全节点将通过 DPOS 的方式选举,初期节点数量设计在100个;局部全节点加入后则综合考虑其Token 数量、处理能力、带宽、在线时长等因素,并设置一定退出机制。另外还有两类节点,轻节点通常为轻量级客户端钱包;微节点通常为智能物联网设备,比如门禁卡等。


基于可验证随机函数的拜占庭协商共识(BA-VRF)共识是一种基于可验证随机函数(Verifiable Random Function,VRF)和 BA算法构建的共识机制,该共识机制能够随机选出少量全节点作为公证节点,并确定公证节点的优先级,主要用于监督节点以及在交易不活跃时确认交易。


这种解决方案的问题在于,设计的公链网络采用了大量未完全成熟的新技术,Hashgraph技术描述非常强大,但Swirlds主要商业模式也是私链和联盟链,仍未出现在开源公链成熟运行的情况。


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标签: Hashgraph 公链 效率与公平

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