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    火龙果财经:区块链系统核心功能层详解(上)

    区块天眼   |   12-30 09:20

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    摘要: 核心层是内容审核区块链系统的核心功能层,包括共识机制、加密算法、数字摘要、数字签名等,为服务层提供基础功能支撑。节点间的共识机制以及基于 共识机制的数据和账本记录是区块链系统的基础。加密算法、数字摘要、数字签 名等模块保证了区块链系统的安全合规和防篡改能力。

      核心层是内容审核区块链系统的核心功能层,包括共识机制、加密算法、数字摘要、数字签名等,为服务层提供基础功能支撑。节点间的共识机制以及基于 共识机制的数据和账本记录是区块链系统的基础。加密算法、数字摘要、数字签 名等模块保证了区块链系统的安全合规和防篡改能力。

      共识机制是区块链中各分散节点对事务状态的验证、记录、修改等行为的有 效性达成快速共识的基础,为了确保信息的准确性和有效性,区块与区块之间通 过共识机制判断数据有效性。共识机制结合容错机制的应用,达成对某一数值或区块链状态的共识。

      共识机制具备以下功能:

      (1)支持多个节点参与共识和确认。

      (2)支持独 立节点对区块链网络提交的信息进行有效性验证。

      (3)防止任何独 立的共识节点未经其他共识节点确认而在区块链系统中进 行信息记录或修改。

      (4)具有一定的容错性,包括节点物理或网络故障的非恶意错误,节点遭 受非法控制的恶意错误以及节点产生不确定行为的不可控错误。 区块链的共识算法主要包括:工作量证明(PoW,ProofofWork)、权益证明 (PoS,ProofofStake)、权益授权证明(DPoS,Delegated Proof Of Stake)、 实用拜占庭容错(PBFT,Practical Byzantine Fault Tolerance)、权威证明 (PoA,Proof of Authority)等。其中,PoW 通过算力竞争获得共识,能源消 耗巨大,吞吐量低、延迟过高。PoS、DPoS 需要通过代币数量来控制共识,容易 造成代币集中化,使得共识被少数人控制。

      PBFT 是一种适用于传统分布式系统 的拜占庭容错算法,通过三轮广播通信完成共识算法,如图所示。

      内容审核区块链基于联盟链基础架构,节点通过数字证书技术证明身份且与 实体机构一一对应,恶意攻击行为将大大降低,因此,联盟链具有天然的信用基础。同时,联盟链的网络规模和节点数量将受到控制,节点数量会保持在一个稳 定的值。和公有链相比,联盟链需要大幅提高可用性,更快地处理网络中的数据,原有低效率高耗能的记账权获取方式将不再适用。因此,内容审核区块链共识算 法的需求是:在网络规模相对稳定、参与节点数量可控、存在拜占庭问题的环境 下,能够高效处理交易数据,快速完成区块的生成、、提交的共识算法。

      区块链的共识机制没有完美无缺的,只能根据实际应用需求选择现有算法或 者对已有算法进行改进。PBFT 是一种拜占庭容错共识算法,是目前应用于联盟 链的相对成熟的共识算法,该算法可以抵御恶意行为的攻击,且具有高度的事务 确定性、无分叉快速确认的效果,在有限的节点识效率稳定。因此,建议内 容审核区块链采用 PBFT 或以 PBFT 为基础进行改进的共识类算法,保证分布式账 本的一致性。 但是,PBFT 算法也存在一些不足。

      首先是算法效率问题,为了保证异步模式的安全性,三阶段广播过程需要消耗较高的通信成本;其次是算法可扩展性问 题,由于其三阶段广播过程均需要超过总节点数 2/3 的节点数同意,通信成本会 随着节点数量增多而迅速升高,高昂的成本限制了其可扩展性。 为了避免节点数量造成的算法效率骤降问题,内容审核区块链节点应保持在 100 个节点以下。随着内容审核区块链的稳定运行,参与节点的数量有可能不断 增加,这种情况下可以通过选择代表或者分组的方式,使参与共识的节点数保持稳定。