幾乎所有公鏈項目的區塊產生和共識的過程都可以抽象為兩個步驟:
- 選擇出區塊生產者,生成新區塊
- 其他節點對新區塊達成共識
以上步驟周而復始,最終形成一條「不可篡改」的區塊鏈。
整個共識過程雖然簡單,但在實際實現中,必須解決幾個關鍵問題:
- 如何選擇區塊生產者,且保證公平和不可被預測?
- 如何對新區塊達成共識?
- 如何避免分叉?
- 如何提高安全性?
- 如何擴展到更大規模的用戶?
比特幣采用哈希函數的隨機性來確保公平,采用工作量證明(PoW)達成共識,同時能夠在一定程度上抵抗算力攻擊。然而比特幣仍然面臨上述消耗計算資源、確認時間長、易分叉以及擴展性差等問題。以 Qtum 為代表的采用純權益證明(PoS)共識機制的項目,同樣采用了哈希函數,并且不需要消耗大量的計算資源,然而仍然面臨易分叉、安全性及擴展性的問題。
Algorand 提出了一種新的共識機制解決上述 5 個問題。
2.1 基礎知識
正式介紹 Algorand 共識協議之前,本文假設讀者基本了解以下名詞的含義:
- 哈希函數(Hash)
- 公鑰 / 私鑰
- 數字簽名
- 交易
- 區塊
- 賬本
- 共識
- 拜占庭協議(Byzantine Agreement,BA)
- 誠實節點
- 攻擊節點
- P2P 通信
如果讀者對上述概念不理解,請先搜索相關關鍵詞進一步了解,再閱讀以下內容。
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