共识算法的研究

前天面试官问我了解不了解国内的公链,所以今天来整理一下国内的几个公链以及常见的共识算法

首先我们介绍一下共识算法的使用场景:对于需要货币体系的许可链大多用的是POW,POS,DPOS,而对于可信环境分为联盟连和私有链,联盟链一般使用PBFT,DBFT,私链一般选用RAFT以及PAXOS.

1.布萌:

共识机制:PBFT:是基于拜占庭容错机制,一致性的确保分为三部分:预准备,准备和确认


共识算法的研究_第1张图片
竖过来看.....

2.NEO  共识机制:拜占庭容错委托DBFT

与PBFT对比:全网中的NEO节点分为两类节点:


一类为共识记点,负责和其他共识记点之间进行共识通讯,产生新的区块;另外一类为普通节点,不参与共识,但能够验证和接受新的区块。共识节点由全网用户通过投票产生。NEO节点提出dBFT的背后思想是:PBFT算法能够很好的解决分布式节点的共识问题,但是PBFT共识参与节点数量越大性能就会越低。采用投票选取出相对较小数量的共识节点内部进行PBFT共识生成新区块,然后将该新区块发布到全网中达成全网共识.

产生新区块的流程:(1)开启共识的节点分为两大类,非记账人和记账人节点,非记账人的不参与共识,记账人参与共识流程(2)选择议长,Neo议长产生机制是根据当前块高度和记账人数量做MOD运算得到,议长实际上按顺序当选(3)节点初始化,议长为primary节点,议员为backup节点。满足出块条件后议长发送PrepareRequest(4)议员收到请求后,验证通过签名发送PrepareResponse(5)记账节点接收到PrepareResponse后,节点保存对方的签名信息,检查如果超过三分之二则发送 block(6)节点接收到block,PersistCompleted事件触发后整体重新初始化

而NEO中dBFT缺乏PBFT的commit阶段,所以可能因为共识节点之间的网络延迟或者宕机问题,造成共识节点之间无法达成共识。

                                                                                -----NEO源自于360博客

3.量子链:首个基于UTXO模型的POS智能合约平台,可以写智能合约,共识机制:POS

pos:根据每个节点所占代币的比例和时间,等比例的降低挖矿难度,从而加快找随机数的速度

4.IOTA:共识机制:DAG算法

https://www.jianshu.com/p/ced888ba7d3a这里的描述更为准确,提高了交易的并发性,支持交易离线共识,但存在延迟

5.RAFT:将一致性算法分为了几个部分,包括领导选取(leader selection)、日志复制(log replication)、安全(safety)

Raft协议基于复制状态机(replicated state machine),即一组server从相同的初始状态起,按相同的顺序执行相同的命令,最终会达到一直的状态,一组server记录相同的操作日志,并以相同的顺序应用到状态机。

Raft与PBFT的区别:raft算法从节点不会拒绝主节点的请求,而pbft算法从节点在某些情况下会拒绝主节点的请求 ;raft算法只能容错故障节点,并且最大容错节点数为(n-1)/2,而pbft算法能容错故障节点和作恶节点,最大容错节点数为(n-1)/3。

6.PAXOS:允许一组不一定可靠的处理器(服务器)在某些条件得到满足情况下就能达成确定的安全的共识,如果条件不能满足也确保这组处理器(服务器)保持一致。


共识算法的研究_第2张图片

客户端的写操作:

首先Paxos管理的系统中一个客户端要求写入一个新值,客户端这里如图所示是红圈,其它流程是蓝圈, Paxos能保证客户端发送它们的写请求到Paxos集群中任何成员, 这里演示中客户端随机挑选流程中任意一个,这种方式是重要且巧妙的,意味著没有任何单点风险,意味着我们的Paxos管治系统能继续保持在线可用,无论任何一个节点当机或其他不可用原因无响应。如果我们设计一个特定节点作为“推荐人proposer”或者 "the master" 等, 如果这个主节点死机,那么整个系统就崩溃了。

https://www.jdon.com/artichect/paxos.html

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