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操作雪崩算法主动协调交易本地状态

发布人:数字币群 发时间:2020-02-27 03:19 热度:
本文描述一种在中本聪共鸣机制网络下的节点之间的流传协议,在该协议中节点之间积极地协调各自的本地状态。它

摘要

本文描述一种在中本聪共鸣机制网络下的节点之间的流传协议,在该协议中节点之间积极地协调各自的本地状态。它使得节点能够对相互进行采样,以确定一个相斗嘴的集中哪个选项是在当前大大都节点的选择,并且将不异的选择推向大大都节点。本协议是基于雪崩共鸣算法改造而来,供给了协议的异步性、亚不变性和静态终结性。

本文档不会深入讨论在雪崩算法白皮书中描述的细节和常识点,这些是需要读者本身去阅读原白皮书。同时,本文还要求读者已经理解了中本聪共鸣机制。
 
动机

降低比特币在多网络节点之间的熵的好处被广泛讨论,此中包孕将执行本钱高的事情移出关键路径来提高可扩展性、更快的交易确认/双花掩护,和更强的拜占庭反抗中短期期链重组打击。

中本聪共鸣是但愿任何节点可以无须信任地参预达成共鸣,它通过使用事情量证明赋于每个状态一个真实世界权重。不幸的是,最新数字货币,这对系统提出了一些不抱负的要求,如同步性,刻意的酬报延迟,和永久性地需要维护共鸣。好比,一个状态无法100%地确定。
我们意识到,由挖矿节点组成的大型节点,和大量的付出根本设施始终在线但不参预达成共鸣,我们可以设计一个协议,允许他们快速达成共享的网络状态,尽管这是主不雅观的。矿工可以继续完成他们的事情,并最终将他们的本地状态固化为全局状态,从而使新插手的节点可以无须信任地插手共鸣。该协议试图使用预共鸣技术,以达成更快、更具扩展性和更安适的比特币现金。
 
方针

我们但愿在协议上达成如下方针:

· 证明预共鸣系统在比特币现金上是可行的。
· 挖掘更多需要研究的,或潜在的问题。
· 供给一个可以事情的预共鸣系统,以允许任何节点都可以插手参预此中,用于尝试和收集信息。

别的,协议必需具有以部属性:

· 无须许可:任何人都可以供给或索要采样
· 低延迟:实现秒级达成决策
· 元不变性:参预者主动参预事情,并将系统状态朝着单一标的目的坍缩,并且能抵当状态回撤。
· 安静:一旦做出决定,就不成逆,而且最终状态将不再需要特别的事情。
· 可扩展的成员体系:我们但愿任何有兴趣的人都能插手
· 可扩展的资源:我们需要将系统扩展到全球现金系统程度。
· 拜占庭式容错:我们不假设所有参预者都是诚实的,系统能抗恶意行为。

协议概述

基于互斥点(based on points of mutual exclusion)我们认为每个区块和交易都是1个或多个斗嘴集的成员,好比花费不异的UTXO。我们使用雪崩算法,将每一个斗嘴集精确地分化为单个项目,并且参预者使用其本地状态参预解决网络斗嘴集,从而为所有参预节点供给共享的本地状态。

每个客户端在看到的一个未完成的项目时,城市维护一个基于雪球(Snowball-based)投票累加器。一旦看到一个项目,就会创建一个累加器,并开始投票确定最终状态的过程。只要有未解决的斗嘴集,客户端就会随机选择一个对等节点,询问它对这个项目的投票,并将这些投票输入投票累加器。一旦项目的接受信任度到达阈值,则斗嘴解决;这个项目被全网接受,并且拒绝所有斗嘴项目。这个过程会连续事情,直到所有斗嘴集都被解决为止。

通过将内存池里所有被拒绝的项,替换为被接受的项,网络中的参预者就可以拥有几乎不异的本地状态。结合再有的规范排序法则,这些客户端就可以看到几乎一致的区块。
 
详细法则

安适参数

我们的算法也给与雪崩算法白皮书描述的安适参数,如下:

发信号撑持

客户端应使用以下处事位来暗示他们理解协议:

NODE_SNOWGLOBE= (1 << 26)
 
握手

当节点但愿供给其采样状态时,它们应该使用适当的处事位给其他节点发送一个连接动静。接收到该动静的客户端应该验证该动静,并且:

1.如果动静是犯警的,则禁止其节点
2.如果动静是合法的,则将其节点插手到合作内存参预者之列。

使用币龄抗女巫打击

使用一组使用币金额乘于区块春秋的UTXO信息,我们称之为“币块”,才华向其他节点倡议盘问处事,通过该机制可实现抗女巫打击。如果索要盘问处事的节点发出的动静不包罗足够的币块阈值,该动静为犯警的,并且该节点会被禁止,不能插手Snowglobe内存池中。

初始的币块值设为1440,但需要进一步研究,是否有更合适的值。
 
使用身份和下注(stake)发信号及验证

创建信号

供给盘问处事的节点,都必需维护一个secp256k1密钥对,该密钥用于授权

和验证下注动静的身份信息。下注行动是通过下注者使用公钥签署一个包罗身份的信息插手连接动静。动静是通过ECDSA签署,使用构成币块的UTXO的公钥和私钥签署。(这一段看不懂,原文如下:Queryable nodes must all maintain an secp256k1 key pair whichis used by queriers to authenticate messages against a stake. Staking is doneby crafting and signing a Joinmessage containingthe Identity public key a list of outpoints controlled by the staker. Thismessage is signed using ECDSA by the Identity private key and by the public keythat controls each UTXO represented by the committed outpoint.)

此刻只撑持如下UTXO:

· P2PK(Pay-to-Pubkey)
· P2PKH

将来可能撑持以下类型:

· 多重签名
· 精心界说的P2SH脚本。

验证

要验证一个连接动静的真伪,及其对应下注的客户真个身份,必需通过将动静的签名移除,并生成规范的序列化。然后验证措施要查抄身份签名的正确性。接下来,要在提取公钥的同时,比较匹配输出点。最后,加载每个提交的UTXO,查抄它们的类型,查抄匹配的公钥是否正确,并确保币块足够大。(这段太庞大了,看不懂,原文是:To validate a Join message and its stake a client must firstgenerate the canonical serialized message by removing the signatures. Then itshould check that the Identity signature correctly signs the canonical message.Next it needs to verify each outpoint signature against its matching committedoutpoint, while simultaneously extracting the public key. Finally it load eachof the committed UTXOs, check their type, check that the matching public key iscorrect, and ensure that Coin Blocks is sufficient.)
 
DAG格局

雪崩算法有效性的核心是DAG(有向无环图),它允许我们通过单个Snowball实例,来接受或拒绝整个链的状态。DAG图的连接性越强,完成所有状态最终确定所需要的Snowball实例就越少,不过,如果DAG图过于庞大,会导致体统效率城市浪费在结构图的边上。

解决方案是使用链中已经存在的所有自然形成的东西边,而不是酬报再生成新的。我们通过界说给定极点,来形成新的边,具体类型取决于如下:

一笔交易会从每一个父交易那里都形成一条边。

一个块,会从它的父块里形成一条边,以及从每一笔被该区块答理的交易那里形成一条边。
 
斗嘴集

区块中每一笔存在于斗嘴集的交易,都要基于互斥排除点。这些要点如下:

· 一个交易的斗嘴集是所有使用不异UTXO花费的交易
· 一个区块的斗嘴集是所有不异高度的区块,数字货币app的,包罗了不异交易,或者包罗了相斗嘴的交易

解决斗嘴集的过程是最终接受一个项的过程,同时意味着拒绝了所有其他项
 
循环采样

每一个客户端都应该连续为未完成的项进行循环采样,每次循环最多可以到达4096个请求。每次反复采样,客户端们应该随机选择要盘问的节点,发送一个项目请求,并且通过投票累加器来返回投票功效。通过伪代码来描述如下:

while items= getItemsToSample():
  peer = getRandomPeer()
  votes = query(peer, items)
  accumulateVotes(votes)

投票累加器

投票有三个选项值:no(0),yes(1),或者弃权(2)。通过将它们放入Snowball投票累加器来措置惩罚惩罚,该累加器连结最后K张选票,接受状态,以及雪崩白皮书里描述的对该状态的可信度。参数选择为k=8, 关键词: 雪崩算法  共鸣机制  

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