pos機的全稱是什么,Polkadot

新聞資訊 | 2023-05-10 09:38 | 投稿人：pos機之家

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1、pos機的全稱是什么

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免責聲明：本文旨在傳遞更多市場信息，不構成任何投資建議。文章僅代表作者觀點，不代表火星財經(jīng)官方立場。

小編：記得關注哦

來源：區(qū)塊鏈資訊

本文來自波卡百科（Polkadot Wiki）的【基礎知識】部分。

原文：https://wiki.polkadot.network/docs/en/learn-consensus

翻譯：PolkaWorld

為什么我們需要共識

共識是對一種共同的狀態(tài)達成一致的方法。為了使區(qū)塊鏈的狀態(tài)繼續(xù)創(chuàng)建并向前推進，網(wǎng)絡中的所有節(jié)點都必須一致并達成共識。這是去中心化網(wǎng)絡中的節(jié)點能夠保持彼此同步的方式。如果一個去中心化的區(qū)塊鏈中節(jié)點沒有共識，就無法確保一個節(jié)點相信的真實狀態(tài)被其他節(jié)點所共享。共識的目的是在參與者都有自己“主觀觀點”的網(wǎng)絡中，提供關于狀態(tài)的“客觀觀點”。它是這些節(jié)點進行通信并達成一致的過程，并且能夠生產出新的塊。

什么是 PoW 和 PoS?

現(xiàn)在工作量證明（PoW）和權益證明（PoS）已經(jīng)被用于表示區(qū)塊鏈機制的一種簡寫，但這并不能說明全部情況。PoW 是一種對區(qū)塊生產者達成一致的方法，也是完全的中本聰共識（Nakamoto Consensus）的一部分，該共識還包括鏈選擇算法（比特幣中的最長鏈機制）。類似地，PoS是一組用于選擇驗證人節(jié)點的規(guī)則，它并不是特指一個鏈的選擇規(guī)則，或者一個鏈如何達到最終性（finality）。通常在節(jié)點之間，PoS 算法與拜占庭協(xié)議算法是互相結合的。例如，Tendermint 是一個實用的拜占庭容錯算法，它使用 PoS 作為其驗證人節(jié)點的選擇方法。

為什么不選擇 PoW？

盡管在達成去中心化共識方面簡單而有效，但使用中本聰共識的工作量證明消耗了海量資源，而且還沒有經(jīng)濟性或可證明的最終性，而且缺乏有效的措施來抵制壟斷聯(lián)盟。

概率最終性 vs 可證明最終性

運行 PoW 的純中本聰共識區(qū)塊鏈只能實現(xiàn)概率最終性的概念，然后去達成最終的共識。概率最終性是指在網(wǎng)絡和參與者的某些假設下，如果我們看到創(chuàng)建在給定區(qū)塊上的幾個區(qū)塊，就可以估計該區(qū)塊終結的概率。最終的共識意味著，在未來的某個時刻，所有節(jié)點都將同意一組數(shù)據(jù)的真實性。這一最終共識可能需要很長時間，也無法提前確定需要多長時間。然而，諸如 GRANDPA 或 Ethereum 的 Casper FFG 這樣的最終性工具的設計是為了對區(qū)塊的最終性提供更有力和更快的保證，特別是，在拜占庭協(xié)議的某些過程發(fā)生后，它們永遠無法恢復。不可逆共識的概念就被稱為可證明的最終性。

在 GRANDPA 文檔中，它被這樣表述：

如果協(xié)議中的 oracle A 在一段未指明的時間后向所有參與者返回相同的值，那么我們稱它是最終一致的。

什么是 GRANDPA/BABE 機制？

混合共識

當我們談到 Polkadot 的共識協(xié)議時，大家經(jīng)?？吹絻蓚€縮略詞，GRANDPA和BABE。我們同時提到了這兩個詞是因為 Polkadot 使用的是混合共識。混合共識可以將最終性工具從區(qū)塊生產機制中分離出來。

這是一種在 Polkadot 中獲得概率最終性（總是可以產生新區(qū)塊的能力）和可證明最終性（在沒有逆轉機會的規(guī)范鏈上具有普遍一致性）好處的方法。它還避免了每種機制的缺點：概率最終性中不知不覺地遵循錯誤分叉的可能，以及可證明最終性中“暫停”（無法產生新的塊）的問題。通過結合這兩種機制，Polkadot 可以快速地生成區(qū)塊，而較慢的最終性機制則可以在單獨的進程中運行以完成區(qū)塊，而不必承擔交易處理較慢或暫停的風險。

混合共識在過去也曾被提起過。值得注意的是，在以太坊改進建議 EIP 1011 中，曾提議將混合共識作為以太坊向的 PoS 過渡的一步（現(xiàn)已失效），該建議指定了 Casper FFG。

BABE

BABE（Blind Assignment for Blockchain Extension）是在驗證節(jié)點之間運行并確定新塊生產者的區(qū)塊生成機制。BABE 作為一種算法可以與 Ouroboros Praos 相比較，在鏈選擇規(guī)則和 slot（驗證人插槽）時間調整方面有一些關鍵的區(qū)別。BABE 根據(jù) stake 和使用 Polkadot 隨機循環(huán)機制將區(qū)塊生產的 slot 分配給驗證人。

Polkadot 中的驗證人將參與每個 slot 的抽簽，通過這個抽簽告訴驗證人是否是該 slot 的區(qū)塊生成候選人。Slot 是不連續(xù)的時間單位，通常為 6 秒。由于這種隨機機制，多個驗證人可能是同一個 slot 的候選者。其他時候，一個 slot 可能是空的，從而導致區(qū)塊時間不一致。

一個 slot 有多個驗證人

當在一個給定 slot 中有多個驗證人是區(qū)塊生成候選者時，所有驗證人都要生成一個區(qū)塊并將其廣播到網(wǎng)絡中。此時這是一場比賽。區(qū)塊最先到達大部分網(wǎng)絡的驗證人會獲勝。根據(jù)網(wǎng)絡拓撲和延遲，這兩個鏈將繼續(xù)生產區(qū)塊，直到最終確定啟動并切斷分叉。請參閱下面的“分叉選擇”了解其工作原理。

Slot 中沒有驗證人

當隨機抽簽滾到足夠低的位置，沒有驗證人獲得區(qū)塊生產的資格時，一個 slot 可能沒有區(qū)塊。我們通過在后臺運行二級循環(huán)式驗證人選擇算法來避免這種情況。通過該算法選擇生成塊的驗證人總是可以生成區(qū)塊，但如果同一 slot 也從 VRF 選擇的驗證人生成主區(qū)塊，則忽略這些副區(qū)塊。因此，一個 slot 可以有一個主區(qū)塊或一個副區(qū)塊，并且不會跳過任何 slot 。

VRF:https://wiki.polkadot.network/docs/en/learn-randomness

有關 BABE 的更多細節(jié)，請參閱研究草案文檔。

https://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/BABE/Babe.html

GRANDPA: 最終性工具GRANDPA (GHOST-based Recursive ANcestor Deriving Prefix Agreement) 是為 Polkadot 中繼鏈實現(xiàn)的最終性小工具。

它在一個部分同步的網(wǎng)絡模型中工作，只要 2/3 的節(jié)點是誠實的，并且能夠在異步設置中處理 1/5 的拜占庭節(jié)點。

一個顯著的區(qū)別是，GRANDPA 在鏈上而不是區(qū)塊上達成協(xié)議，大大加快了最終確定過程，即使在長期的網(wǎng)絡分區(qū)或其他網(wǎng)絡故障之后也是如此。

換句話說，只要超過 2/3 的驗證人證明一個包含某個塊的鏈，所有指向該塊的塊都將立即完成。

協(xié)議

有關協(xié)議的完整說明，請參閱論文的標題 3 部分。

https://github.com/w3f/consensus/blob/master/pdf/grandpa.pdf

實施

Rust 是 Substrate 框架的一部分。

https://github.com/paritytech/substrate/blob/master/frame/grandpa/src/lib.rs

有關更多詳細信息，請參閱 W3F 研究頁上的 GRANDPA。

https://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/GRANDPA.html

分叉選擇

帶著 BABE 和 GRANDPA 混合機制，波卡的分叉選擇變得清晰起來。BABE 一定要建立在 GRANDPA 最終確定的鏈上。當在最終確定之后有分叉時，BABE 通過構建具有最主要區(qū)塊的鏈來提供概率最終性。

在上面的圖像中，黑色塊是已終結的。一個是主區(qū)塊，兩個是副區(qū)塊。即使最上面的鏈是最新終結塊上最長的鏈，但它不合格，因為它在評估時獲得首選的次數(shù)比下面那條少。

對比

中本聰共識

中本聰共識由最長鏈規(guī)則組成，使用工作量證明作為其防止女巫攻擊和領導人選舉的機制。

中本聰共識只給了我們概率最終性。概率最終性表明，過去的某個區(qū)塊的安全程度，僅取決于它擁有的確認數(shù)量，或在該區(qū)塊上構建的區(qū)塊數(shù)量。隨著工作量證明鏈中構建在某特定區(qū)塊上的區(qū)塊越來越多，這條鏈也會花費更多計算資源。然而，包含了該區(qū)塊的鏈不一定總是被認可的鏈，因為某位具有無限資源的參與者可能構建競爭鏈，并花費足夠的計算資源來創(chuàng)建不包含特定塊的鏈。在這種情況下，比特幣和其他 PoW 鏈使用的最長鏈規(guī)則將轉移到這條新的鏈，讓新鏈成為主鏈。

PBFT / Tendermint 共識

請參閱與 Cosmos 對比文章中的相關內容。

https://wiki.polkadot.network/docs/en/learn-comparisons-cosmos#consensus

Casper FFG

GRANDPA 和 Casper FFG（友好型最終性工具 Friendly Finality Gadget）的兩個主要區(qū)別是：

在 GRANDPA 中，不同的投票者可以同時為不同高度的塊投票GRANDPA 只依賴最終的塊來影響底層塊生產機制的分叉選擇規(guī)則

Casper CBC

Coming soon!

資源

GRANDPA 論文：GRANDP 最終性工具的學術描述。包含算法的形式化證明。

https://github.com/w3f/consensus/blob/master/pdf/grandpa.pdf

Rust 實現(xiàn)：一個參考文檔和附帶的 Substrate 模塊。