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三大热门公链项目Algorand、Dfinity和Thunder共识体系的技术分析

2018-11-1 16:34

来源: 链得得 作者: Larry

Thunder公链项目共识体系分析


与前两个项目不同,Thunder是一种Layer2的公链解决方案,可用于提升已有的公链特性。但与Algorand和Dfinity一样,Thunder也用分组的方式(其快速通道fast path模式),有1个leader和多个验证组员,希望提高系统性能,但其选择leader和组员的方法还在研究中,没有公开。其快速通道是由系统选出一个leader和多个组员,由leader给出提案块,然后由组员经BFT验证达成共识,再由leader传播全网上链。为了弥补安全的不足,它在上面的快速通道模式的基础上,增加了定期检查,每次检查如没有发现问题,就移动检查点。一旦发生问题,就在上次的检查点,启动慢速通道(慢速通道slow path,比如采用比特币的POW方式),让系统仍能工作,虽然性能低下。 


1)   中心化明显。Thunder的leader和组员不论如何选取,在被轮换之前,都是固定的,特别是提案、通讯、出块等都依靠leader,具有浓厚的中心化特征。


2)   不具后验性、随机性不足,且安全性较差。因为固定的leader和组员,其leader就有作恶的可能,而且成为单点故障。不论组的leader还是组员,都不如Dfinity和Algorand的选取更具随机性,去中心化不足,因而很容易受到DDOS攻击和女巫攻击,同时也没有考虑提案人leader和验证者组员联手共谋的可能。因其组内通信依靠leader,进一步影响安全性。其安全性要比Algorand和Dfinity稍差。


3)   网络通信还需要改善。为了改善组内通信效率,Thunder所有组内通讯都要经由leader,导致leader的中心化、单点故障(如不在线或作恶),影响通讯效率、性能和安全性。与Algorand和Dfinity一样,共识块需要经由P2P全网广播后上链,效率低下。


4)   性能不够好,存储容量受限。因没有采用组签名,其存储效率比Dfinity要差。但因只需一步共识,而且组的规模较小,所以其签名数据比Algorand要小,存储效率高于Algorand。其存储容量也同样受限于单节点的存储空间。为保证系统可靠性,一旦检查出问题,就回退到慢速通道。其慢速通道虽然可以让系统正常工作,但会影响系统出块速度,性能较差。


可以看出,Thunder设计了快慢两种数据同步模式,增加了可靠性,但其去中心化程度、系统安全和交易性能都有所欠缺。


4.  小结和展望


至笔者成文为止,Algorand、Dfinity和Thunder的很多数据还停留在实验室阶段,相关实现代码大多没有公诸于世(除了Dfinity中有的少量PoC部分代码开源)。虽然三者都基于各自的学术论文,但其理想化的数学模型,离工程实现和落地相距甚远。在区块链领域的技术讨论中,所谓的“三元悖论”——去中心化、安全和交易性能,这三者只能取其二的说法,并没有理论逻辑上的支撑,而只是对现有解决方案的观察。其实,去中心化仅是手段,不是目的。而安全与系统的吞吐能力和容量并不相互矛盾。


本文希望就目前当红明星项目的分析,提出问题,从而可以找出一个融合它们各自优点(如Algorand中后验的安全性,Dfinity中BLS签名带来的性能提高,Thunder的慢速通道的可靠性),形成一个真正可以落地的、更好的解决目前区块链“三元悖论”的共识方法。不仅提高其去中心化、安全性和性能,同时,可以达到规模化应用,突破单节点容量的限制,打造一个“高可用、强安全、高效率”的区块链,真正做到“区块链的高可信与中心化的高效率”融合并存。此外,我们是否也应该接受不具有同时解决“三元悖论”的理论和技术方法,从而根据具体应用的需求而选择相应具有特色的共识算法呢?


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