AVA:雪崩DEX开发者为你详解Avalanche共识机制

原文作者：ConnorDaly，AvalancheDEX平台Pangolin创始人

原文编译：eternal，律动BlockBeats

本文梳理自AvalancheDEX平台Pangolin创始人ConnorDaly在个人社交媒体平台上的观点，律动BlockBeats对其整理翻译如下：

Avalanche彻底改变了区块链网络的每一层，但它有一项创新高于其他一切。当我发现这一点时，立刻辞去了原本的工作，全身心地投入Avalanche的事业中。

以下是关于Avalanche的权威解读。

首先，什么是共识？

它是确保分布式系统中的多个节点做出相同决定的机制，对于区块链而言，最重要的决策是判定哪个区块应该成为链上的新区块。

在Avalanche的共识机制问世前，有两大系列的共识算法：Classical和Nakamoto。

数字人民币产业联盟新增26家联盟单位:金色财经报道，在第六届数字中国建设峰会举办期间，数字人民币产业联盟在原有37家各类成员单位的基础上，将新增26家联盟单位，包括1家副理事长单位、15家理事单位、10家成员单位，涵盖科研院所及产业链相关企业，此外还将设立数字人民币产业联盟澳门秘书处。[2023/4/28 14:33:14]

Classical的共识是通过多轮投票来实现的。网络中的每个节点都要与其他节点进行通信，把自己的决定广播出去。由于节点需要和整个网络内的其他节点进行交流，因此，网络节点的成员需要一个准确的协议成员列表。

Classical共识算法在节点数量较少时很有效，但该算法的时间复杂度O(n^2)特别高，导致节点网络的运营成本巨大。同时，这种算法无法扩展到支持用户流动的大型去中心化网络。

一些采用Classical共识算法的区块链试图掩盖性能方面的不足。这些区块链往往只让一小部分验证节点参与共识机制及出块验证过程，来蒙蔽用户。在这类区块链网络中，表面存在1000个验证者，但实际上只有100个验证者参与共识决策。

Coinbase宣布将上架Virtua(TVK)和Dimo(DIMO):4月17日消息，Coinbase 宣布将在以太坊网络（ERC-20 代币）上增加对 Virtua (TVK) 和 Dimo (DIMO) 的支持。如果满足流动性条件，交易将于北京时间 2023 年 4 月 18 日 24 点或之后开始。一旦该资产的供应充足，TVK-USD 和 DIMO-USD 交易对将分阶段推出。[2023/4/18 14:09:39]

第二大类共识算法派系是Nakamoto共识。这就是比特币及许多其他种类的加密货币所采用的。它采用「最长链原则」，默认消耗工作量最大的那条链有权威的历史数据记录。矿工不参与投票验证，他们只进行哈希计算并将工作成果对外分发。

Nakamoto共识算法的优势在于，它可以扩展到大量的用户而不损失性能。但问题在于，性能本来就不是很好。

任意数量的矿工节点可以随意的参与或退出爆块过程，这导致出块的速度缓慢，并且随时可进行区块重组，导致链上存储内容可变更。

以太坊交易所流入量（7d MA)）达一月内最高点:金色财经消息，Glassnode数据显示，以太坊交易所流入量 （7d MA)）达12,091.061 ETH，为一月内最高点。[2022/9/3 13:06:23]

你可能听说过，比特币网络上的一笔交易在新出6个区块后，就完成了最终确定。但这只是概率达99%的高概率事件，仅仅基于置信估计。

?一个新区块及其所在的链被网络节点确认的次数越多，就越不可能有更长的链条分叉来取代之。但这并不能确保更长的链条分叉不会出现。

接下来介绍Avalanche的共识机制。这是一类全新的共识算法，通过随机二次抽样来实现。

该共识协议由包括Avalanche联合创始人EminGünSirer、TedYin、kevinsekniqi在内的康奈尔大学研究人员发明，并进行了标准化。

让我们通过一个例子来介绍Avalanche共识机制。

Veratad宣布与Blockchain-ID合作开发BlockchainIDme:金色财经报道，Veratad宣布与位于英国的Blockchain-ID?Ltd合作开发BlockchainIDme，这是一种身份验证工具，集成了KYC和AML合规性解决方案，可部署在Algorand区块链上。[2022/7/11 2:05:02]

假设有1000名会议参与者需要共同决定午餐吃什么：披萨还是三明治。每个人都有一个最初的偏好，但他们需要在最终方案上达成一致。

作为参与者，你进行了一次小的随机采样，问了10位参与者，他们想吃什么。7个人说披萨。看起来大多数人都想吃披萨，所以现在若有人问你，你也会回答说想吃披萨。

接下来，你执行另一轮随机采样。你询问另一组随机抽到的10个人，如果大多数人回答三明治，你就改变自己的偏好；而如果大多数人回答比萨，你会再次回答说想吃披萨。这样下来，你在两次抽样调查后，得到的结果是一致的。

Coinbase将上线BitDAO(BIT)和Coin98(C98):6月7日消息，据官方推特，Coinbase将上线BitDAO(BIT) 和Coin98(C98) 。需要注意的是，Coinbase仅支持ETH网络（ERC-20代币）上的BitDAO(BIT)和Coin98 (C98)的支持，用户不要通过其他网络发送此资产，否则资金可能会丢失。

如果满足流动性条件，交易将于北京时间6月8日0:00或之后开始。如果建立了足够的该资产供应，BIT-USD、BIT-USDT、C98-USD和C98-USDT交易对的交易将分阶段开放。[2022/6/7 4:07:10]

您可以继续迭代此过程，直到连续100次获得相同的结果。此时，你认为最终决定已经完成。

由于节点在每轮抽样调查中，只与固定数量的少量节点进行通信，所以单轮抽样中消息传递的时间复杂度为O(1)。与Classical共识算法不同，消息传递的复杂度不会随节点数量n的增加而增加。

但是，需要多少轮随机抽样才能得到最终结果呢？这取决于网络的大小。然而，它的复杂度是一个可控的O(logn)。

雪崩共识是基于概率统计的。一个节点可能只对少量节点进行重复采样，并得出错误的结论。但该协议是可调参的。我们可以使这种情况发生的概率变为极小，比如低于0.0000000001%。

由于这种高度的可预见性，Avalanche具有最终性。一旦网络内的交易被决定，它们就被永远锁定在链上。Avalanche上不会有区块重组。

这是Avalanche共识机制的可视化效果展示。

https://twitter.com/das_connor/status/1470147125870841861

如果你仔细观察，会发现抽取到某些节点后，多轮抽样的最终结果便不可能逆转。这就好像移动的雪花变为雪崩一样。雪崩协议Avalanche由此得名。

既然你知道了它是如何工作的，它又为何显得重要？它能做什么呢？

属性1：该协议具有较高的运转效率，限制因素主要在于消息延迟和网络带宽。

这意味着您可以在低配的硬件上接入Avalanche网络，不需要专门的挖矿设备，中间层的服务器就可以了.一些用户甚至在树莓派微型计算机上运行Avalanche验证节点。

属性2：该协议是静态的，只在有工作需要处理的时候运行，没有像工作量证明机制那样的"浪费"。

属性3：Avalanche的共识算法是环保的。由于其硬件要求非常低，因此对环境的影响最小。Avalanche最近还与企业家Vinay合作，以保证碳中和。

属性4：Avalanche共识算法的执行速度很快，在模拟实验及实践中，Avalanche每秒可以处理4500笔交易，并在1-2秒内完成最终确定。

属性5：Avalanche可以使用任何形式的Sybil保护机制。您可能听说过Avalanche是一个采用权益证明的区块链。但POS不是共识算法，这只是一种针对女巫攻击的保护机制。

Sybil保护机制可以防止单个用户操纵多个节点并伪装成多个用户。要运行多个验证节点，您需要拥有大量权益，我们认为stake是一种稀缺资源。

尽管Avalanche协议需要Sybil保护机制，但您也可以采用其他的任何方法。例如，您可以使用工作量证明重建Avalanche。

Avalanche共识机制是具备可配置性的。它实际上是一个全新的共识协议，没有固定的代码实现。

例如，您可以选择设定网络参数来优先考虑安全性或活跃性。

在Avalanche区块链中，我们对网络进行了调整，使其高度安全。与针对比特币的「51%攻击」不同，入侵Avalanche需要80%的节点串谋。

比特币的「51%攻击」看起来像是一个中心化组织篡改历史，并压制少数派。而在Avalanche中，80%的节点串谋引发的安全故障，会导致网络不同部分的节点做出不同的决策。Avalanch对安全性与活跃度进行了均衡考虑。如果1/3的网络节点离线，网络运转进程将放缓或停止，直到恢复到阈值水平。

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