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Shardus共識算法:用于即時交易處理的無塊架構

來源: 區塊網 作者:考拉
隨著比特幣網絡軟件的引入,一個新的技術時代誕生了。它第一次提供了一個缺乏信任的點對點支付網絡,提供了非常透明的、基于規則性的貨幣供應。它......
隨著比特幣網絡軟件的引入,一個新的技術時代誕生了。它第一次提供了一個缺乏信任的點對點支付網絡,提供了非常透明的、基于規則性的貨幣供應。它揭示了一種分布式賬本技術,它將深刻地改變社會轉移價值的方式,并開啟了一個值得信任的去中心化新時代。
然而,人們很快發現,比特幣為實驗留下了相當大的空間。自我強加的塊大小限制導致許多學者和工程師以分叉和第二層應用程序的形式探索替代方案。實驗已經催生了2000多個啟動項目。

萊特幣試圖提高交易速度,降低集中度。以太坊增加了一個完整的智能合約層。Peercoin和Nxt似乎更節能。Dash和Monero關注的是真正的匿名性。

不過,第一代改進并沒有過多關注可伸縮性。隨著比特幣社區的發展和交易數量的增加,規模問題成為了一個主要問題。比特幣的基本瓶頸限制了其當前點對點覆蓋網絡支持更高吞吐量和更低延遲的能力。這帶來了第二代改進,以及基于代幣的新初創企業的爆炸式增長。

Bitshares、Ripple和Stellar最先將交易速度提高到1000/秒以上。這些第二代的工作都采用了一種獨特的方法來解決全局可伸縮性問題。

第三代分布式賬本技術已經出現,它見證了無塊數據結構的創新。與區塊鏈架構相比,Nano和IoTA使用有向無環圖(DAG)來顯著提高交易吞吐量。Hashgraph使用不同的無塊架構來實現顯著的吞吐量。

目前的分布式賬本協議仍然是垂直可伸縮的,但不能進行水平伸縮。在一定情況下,向網絡添加更多的節點并不會增加吞吐量或容量。可伸縮性問題仍然沒有解決,重大的進步和采用需要對技術方法進行基本的重新思考。

Shardus Ledger簡介

Shardus分類帳是第四代分布式分類帳,采用無塊架構。通過單獨處理每個交易,而不是將其分成塊,實現了真正的可伸縮性并顯著提高了吞吐量。

這是通過一個去中心化的賬本實現的,它被均勻地分布在所有節點上的計算、存儲和帶寬上。它包括一個獨特的協商共識協議——Shardus協商共識算法,以支持交易的即時處理,而不需要通過領導節點將交易分組為塊。

New Code Base-不從任何其他網絡進行分叉
Shardus共識算法-唯一共識模型
Shardus分類帳-增加更多的節點增加網絡的計算和存儲能力,而帶寬保持不變
Shardus代幣——發展的激勵代幣
Liberdus—一個點對點支付網絡,將以Shardus技術為特色

我們創建Shardus技術的動機是支持全球范圍的去中心化應用程序,這些應用程序的目標是使數十億用戶實現每秒數百萬次的交易。

Shardus社區致力于建立這樣一個網絡:

水平可擴展——增加吞吐量和容量
帶寬常數——交易帶寬不隨節點數量的增加而增加
自動縮放——在一定數量的節點自治中保持網絡
低延遲——確認網絡應用交易的時間比塊快
公平——交易是按收到的順序處理和應用的
安全——利用拜占庭容錯,使加密更安全
可持續發展——由本地發展基金支持,以維護和促進網絡
自治——所有的代幣持有者可以參與網絡的未來發展方向

Liberdus和采礦

在類似比特幣的網絡中,礦商往往擁有最大的控制權,因為他們有權選擇運行哪個版本的軟件。此外,確認比特幣交易所需的能源將很快超過全球能源的1%。雖然以太坊已經討論過通過權益證明來降低能量,但他們還沒有實現。

Shardus引入了一種獨特的共識算法,它定期向節點提供穩定的激勵,而不是讓礦商通過工作證明來競爭本地的Liberdus Coin。受普遍基本收入概念的啟發,它每天獎勵向網絡提供資源的節點。因此,節點具有高度的自我管理的動機。

去中心化

網絡集中化的一個簡單度量是單個實體或一組相關實體提供的資源的最大百分比。對于真正去中心化的系統,向網絡提供資源的節點必須是不相關的。理想情況下,每個節點都來自一個獨立的實體,其他節點不知道。

然而,比特幣在其采礦模式中遭遇了集中化挑戰,這種模式將控制權交給大型采礦農場和擁有廉價能源的農場。EOS使用一組由社區確定的指定塊生產者,放棄了去中心化。然而,當一個網絡達到33%或更多的集中度時,許多去中心化的安全特性就失效了。

Shardus的目標是通過向節點提供穩定的激勵機制來實現高度的去中心化,并通過自動伸縮來防止大量節點同時加入。Shardus分類帳確保沒有單個節點或節點組可以控制網絡。

沒有必要的費用

Shardus分類帳上的交易不需要小額付款,交易處理速度更快。在基于區塊鏈的網絡中,區塊的最大尺寸造成了空間的稀缺性,使得交易費用無法避免。

費用也被用作反垃圾郵件/DOS措施,使得不良行為的成本高于實際收益。任何試圖通過傳播許多無效的交易來阻塞網絡的人必須支付比合法用戶更多的費用。

如果傳輸的金額低于某個閾值,網絡通常要求最低的交易費用。這阻礙了微交易,減緩了全球采用,使得最低費用可能比交易金額更大。

  Shardus將用可變的、及時的工作量證明代替交易費用。完成交易不需要任何費用,但是社區可以對模型進行投票,包括為了減少代幣的供應而燃燒的交易費用。

安全是關鍵

可信環境中的安全級別與集中化的級別成正比。當集中化水平超過某個閾值時,網絡將在公共操作模型的邊界之外運行,安全性將不再得到保證。典型的最壞情況包括網絡分區、對狀態數據的惡意更改或拒絕服務攻擊。

Shardus提出了四種運作模式:誠實多數、不協調多數、協調選擇和賄賂。該項目的目標是在通用操作模型下提供盡可能高的安全級別,避免我們的共識和網絡協議中的高度集中化。

可持續性

Shardus將包括一個本地開發基金,以確保網絡軟件的未來開發和維護。比特幣只為礦商提供資金——為驗證交易的節點提供資金——但核心開發者得到外部捐款和比特幣基金會的支持。然而,許多項目已經開始看到未來規劃的必要性。Dash網絡是最早建立本地基金的網絡之一,以支持未來網絡的發展和推廣。

自治

在類似比特幣的網絡中,一組核心開發者控制著軟件的變化。它的變更和升級治理模型是由一個相對較小的團隊控制的。但是,最近的發展包括用戶激活的軟分叉(UASFs),在這種軟分叉中,大多數人可以在沒有礦工參與的情況下激活軟件的變化。

Shardus的目標是加入類似UASFs的功能,讓整個社區的代幣持有者參與到網絡的未來方向中。

實現全球規模的分片

Shardus將通過在狀態、計算和存儲級別進行分片來實現全局可伸縮性。分片是一種水平擴展數據的方法,它已經存在了幾十年,目前正在被一些區塊鏈(如EOS、Zilliqa、基數和Hashgraph)探索(主要是回顧)。以太坊計劃在2020年引入分片,但只是為了打破計算瓶頸。

在Shardus模型中,參與節點數量增加了網絡的計算和存儲能力,同時保持帶寬需求不變。分類帳被均勻地分布在網絡中,減少了任何給定節點或組的負載。UBL平臺還允許側鏈、閃電網絡風格的解決方案和智能合約被合并到其他分布式賬本的額外擴展中。

無初始代幣發行

Shardus模型還采用了一種獨特的激勵方式。該項目不需要花費精力在營銷ICO上,而是用ERC20代幣激勵早期的開發者參與網絡的創建,然后在主網上線后提供一種轉換方法。一旦網絡建立——合理而透明地獎勵聯合創始人和早期貢獻者——代碼將通過Creative Commons許可證成為開源。
關鍵詞: Shardus共識算法  共識算法  
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