三点钟群分享丨吴轶群:拜占庭算法“君臣斗”与小蚁共识扑克牌

为帮助更多优秀项目产品落地,中国第一产品经理社区PMCAFF创建了“3点钟无眠区块链产品群”硬分叉群。

目前群友包括:李笑来、陈伟星、薛蛮子、杜均、李林、徐明星等一线大佬。(具体加群方式请见本文底部)

本次分享嘉宾:吴轶群,前虾米网CTO&创始人,阿里巴巴安全部大数据产品负责人&大数据域总架构师。现杭州智块网络科技有限公司CEO,正在研发第三代区块链公链TASchain。

51%的脆弱与标准拜占庭

先抛个问题,给大家做思维锻炼。

比特币讲究控制51%的算力控制一切,这个好理解,有51%的人就超过半数了,想干啥干啥。可是拜占庭有个标准公式(2n+1)/(3n+1),近似2/3。大家想想,为什么51%还不够,要67%呢?

现在开始吧,今天我们先讲标准拜占庭,也就是这个67%。然后讲小蚁的实现版本,让我们先看图。

左边的图,有11个将军围住一座敌人的城池,然后需要协商是进攻还是撤退,无论是进攻还是撤退,只要是大部分的人决定,都没有错,唯一的错,是一部分将军决定进攻,另一部分将军决定撤退,这样就算错了(也就是比特币里的分叉)。

这11个将军里有2个其实是叛徒,就是那2个黑色的节点,他们的目的,就是引起分叉。

右边的图,假设现在叛徒控制了部分通讯,让整个网络分裂成2个子网。即左边红色部分的忠诚将军决定进攻,而右边绿色部分的忠诚将军决定撤退。但是他们之间没法直接通讯。

那2个叛徒怎么做呢?

他们对两边发不同的消息!

他们对红色的将军说:我们也赞同进攻!他们又对右边的绿色将军们说:我们赞同撤退!

按51%来共识的话,左边红色的将军一看,哎呀,有5+2个人赞成进攻,咱们是大多数了啊,进攻吧。右边绿色的将军也是,有4+2个人赞同撤退,已经超过51%了,咱们撤退吧。所以,忠诚的将军被分裂了,等到他们会合的时候,发现做出了不同的决定,这次战斗失败。

这跟区块链的铸块在网络上的传播共识类似,标准拜占庭就是这些,其实很简单。一定要超过2/3的人达成共识,才认为这个共识不能被推翻。

小蚁的实现版本

讲一个理论和一个实践吧。

我们还是假设11个人,这次我们叫大臣和王,这样比较好讲。图里,拿到权符的人就是王,王有铸块权,大臣有同意/否决权。假设现在要铸25高度的块,则首先有3号充当王,这个还是简单求模,然后咱们看看正常流程是怎么样的。

第二张图是时序的演进。首先,3号获得权符,然后3号铸块,广播给各个大臣。

现在我们是6号大臣的视角,即6号先验证3号王的铸块正确,6号签名(意思就是我验证过了),6号把验证消息在大臣间广播。

别的大臣做的事情也跟6号一样,所以6号陆续收到了1,2,5,8,9号大臣的验证通过消息最后,6号又收到了10号的验证通过消息,这样就达到2/3了,6号就想全网广播25高度铸块成功。

这次铸块结束,继续铸26高度的块。很简单,咱们再来看看异常的情况。

还是铸25高度的块,还是6号的视角,这次前面4个步骤完全一致。

但是最后10号大臣说他不同意这个铸块,比如里面有一笔交易有问题,只要有一个大臣发现的话,将会直接发出换王消息。

如果收集到2/3的换王消息,就会进行权符转移。顺时针移到下一个大臣,由4号担任王,然后重新来一遍,直到25高度铸块成功为止。

失败其实包括两个原因,1、有大臣否决;2、是在指定的时间窗口内无法收集到2/3的验证通过消息。

小蚁的版本,如果这次共识失败,则下次共识的时间翻倍,最后我用扑克牌的思路理了一遍小蚁的共识。

小蚁共识扑克牌

1. 共识牌一共有4种花色,a. 铸块,b. 验证通过,c. 换王,d. 广播出块

2. N个见证人(大臣)围坐一圈。

3. 对每个区块高度(M)按求模次序(M%N)决定主铸块人(王)。

4. 只有王才能打出a牌,大臣可以打出b或c。

5. 一个时间窗口开始,王先打出a,然后等待大臣们打出b或c。

6. 如在时间窗口内收集到>2/3的b牌,则自动切换到d牌,该高度(M)铸块成功完成。M=M+1,重复3,开始下一个高度的铸块。

7. 如6无法完成,或者时间窗口未到但已有>2/3的c牌,则王位顺时针流转到下一个人(新王),时间窗口翻倍。重复4。

注:在统计2/3消息时,a牌同时有b的效果。

群内精彩互动节选

问题1

Ryan@YooGoo:要是有人恶意否决呢?

吴轶群:我觉得见证人是有保证金的,定期做checkpoint检查,代码里没有考虑恶意否决的情况。

问题2

Ryan@YooGoo:一个铸块是所有节点都要验证吗?还是王和大臣都只是代表?

吴轶群:不是,2/3的大臣验证通过即可。大臣和王都是POS,DPOS里的见证人。

问题3

wendy Li:时间翻倍?

吴轶群:是的,就是如果15秒没完成,4号当王的时候就是30秒。

问题4

wendy Li:那5号当王呢?

吴轶群:5号当王就是1分钟,它是个向左位移,时间每次翻倍。

问题5

任锋@YooGoo:是2/3接受就铸块成功?

吴轶群:是的,还包括换王也是一样,也是2/3。

问题6

Ryan@YooGoo:我有一个疑惑,拜占庭是基于1/3的坏节点不能搞破坏。实现时候又是基于没有节点作恶,只有节点可能失效。那小蚂蚁还算拜占庭吗?

吴轶群:我觉得有2/3的套路,就应该算。它的铸块成功和换王,都是需要2/3的大臣节点认可。

进群规则&联系方式

进群规则

1,需要原有项目优秀,且已经准备上链的CEO或产品任负责人。

2,不需要投资人了,群内已经聚集很多大牛投资人。

3,不要拉合伙人进来了,自己转内容吧。

4,长期不活跃请退,留出更多名额,给好项目。

联系方式

加群主 @阿德 微信,私聊邀请进群。(阿德微信号:adee10000)

注:本文内容来自前虾米网CTO&创始人,现杭州智块网络科技有限公司CEO 吴轶群在3点钟无眠区块链产品群内的主题分享,如转载或引用请注明出处。

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