以太坊新型共识算法
以太坊是什么:
以太坊是一项基于比特币中技术和概念运用到计算机的创新。以太坊本身仿制了很多比特币的技术,以此来维护计算机平台。区块链技术就是其中之一。
以太坊平台可以安全的运行用户想要的任何程序。
以太坊和其余竞争币比的优势
以太坊出现之前,已经有一些数字货币模仿比特币出现了。但是,这些项目本身有一定的缺点,仅仅可以同时支持一种或几种特定应用。(更好的数字货币交易平台尽在“币汇”)
然而以太坊之所以能超越以往这些项目的局限性,是因为以太坊的核心思想。
以太坊要实现的是一个内置了编程语言的区块链协议,由于支持了编程语言,那么理论上任何区块链应用都可以用这门语言进行定义,进而作为一种应用,运行于以太坊的区块链协议之上。
以太坊的设计十分灵活,极具适应性。
以太坊目标集区块链技术之长,为了把区块链优点,如去中心化、开放和安全等特点都加入到近乎所有的计算领域。
以太坊的区块链应用
以太坊有很多区块链应用,如黄金和股票的数字化应用、金融衍生品应用、DNS 和数字认证等等。
以太坊被很多创业公司实现出的区块链应用就已经达到100多种。
以太坊也被一些金融机构、银行财团(比如 R3),以及类似三星、Deloitte、RWE 和 IBM 这类的大公司所密切关注,由此也催生出了一批诸如简化和自动化金融交易、商户忠诚指数追踪、旨在实现电子交易去中心化的礼品卡等等区块链应用。
以太坊与区块链的关系:
以太坊是可编程的区块链。
以太坊是并不是给用户一系列预先设定好的操作(例如比特币交易),而是允许用户按照自己的意愿创建复杂的操作。
这样一来,以太坊是就可以作为多种类型去中心化区块链应用的平台,包括加密货币在内但并不仅限于此。
和其他区块链一样,以太坊也有一个点对点网络协议。以太坊区块链数据库由众多连接到网络的节点来维护和更新。每个网络节点都运行着以太坊模拟机并执行相同的指令。因此,人们有时形象地称以太坊为“世界电脑”。
2. 学习区块链开发是学习go语言、hyper ledger fabric比较好、还是以太坊智能合约比较好或者公链开发
Go全栈+区块链课程:
一共22周,分为5个阶段,
第一阶段4周 go语言基础与网络并发 ,学完入门go语言,
第二阶段 4周 go语言实战web开发,爬虫开发,密码学,共识算法,实现轻量级公链,学完可以开发golang的网站,爬虫,实现轻量级区块链
第三阶段 4周 以太坊源码分析与智能合约Dapp开发,学完掌握以太坊核心与开发智能合约,以及区块链,
第四阶段 4周 超级账本,比特币 EOS,源码分析与智能合约实战,学完以后掌握超级账本开发,山寨比特币,分叉EOS,以及智能合约Dapp开发
第五阶段 6周 项目实战 ,实战5个企业级项目,学完可以拥有1年区块链项目经验
从语言本身特点来看,Go 是一种非常高效的语言,高度支持并发性,Go 语言的本身,它更注重的是分布式系统,并发处理相对还是不错的,比如广告和搜索,那种高并发的服务器。
Go语言优点:
性能优秀,可直接编译成机器码,不依赖其他库,Go 极其地快。其性能与 Java 或 C++相似。
语言层面支持并发,这个就是Go最大的特色,天生的支持并发,Go就是基因里面支持的并发,可以充分的利用多核,很容易的使用并发。
内置runtime,支持垃圾回收,这属于动态语言的特性之一吧,虽然目前来说GC不算完美,但是足以应付我们所能遇到的大多数情况,特别是Go1.1之后的GC。
简单易学,Go语言的作者都有C的基因,那么Go自然而然就有了C的基因,那么Go关键字是25个,但是表达能力很强大,几乎支持大多数你在其他语言见过的特性:继承、重载、对象等。
丰富的标准库,Go目前已经内置了大量的库,特别是网络库非常强大,我最爱的也是这部分。
内置强大的工具,Go语言里面内置了很多工具链,最好的应该是gofmt工具,自动化格式化代码,能够让团队review变得如此的简单,代码格式一模一样,想不一样都很困难。
跨平台编译,快速编译,相较于 Java 和 C++呆滞的编译速度,Go 的快速编译时间是一个主要的效率优势
Go语言缺点:
软件包管理:Go 语言的软件包管理绝对不是完美的。默认情况下,它没有办法制定特定版本的依赖库,也无法创建可复写的 builds。相比之下 Python、Node 和 Ruby 都有更好的软件包管理系统。然而通过正确的工具,Go 语言的软件包管理也可以表现得不错。
缺少开发框架:Go 语言没有一个主要的框架,如 Ruby 的 Rails 框架、Python 的 Django 框架或 PHP 的 Laravel。这是 Go 语言社区激烈讨论的问题,因为许多人认为我们不应该从使用框架开始。在很多案例情况中确实如此,但如果只是希望构建一个简单的 CRUD API,那么使用 Django/DJRF、Rails Laravel 或 Phoenix 将简单地多。
异常错误处理:Go 语言通过函数和预期的调用代码简单地返回错误(或返回调用堆栈)而帮助开发者处理编译报错。虽然这种方法是有效的,但很容易丢失错误发生的范围,因此我们也很难向用户提供有意义的错误信息。错误包(errors package)可以允许我们添加返回错误的上下文和堆栈追踪而解决该问题。
另一个问题是我们可能会忘记处理报错。诸如 errcheck 和 megacheck 等静态分析工具可以避免出现这些失误。虽然这些解决方案十分有效,但可能并不是那么正确的方法。
3. 区块链几大共识机制及优缺点
首先,没有一种共识机制是完美无缺的,各共识机制都有其优缺点,有些共识机制是为解决一些特定的问题而生。
1.pow( Proof of Work)工作量证明
一句话介绍:干的越多,收的越多。
依赖机器进行数学运算来获取记账权,资源消耗相比其他共识机制高、可监管性弱,同时每次达成共识需要全网共同参与运算,性能效率比较低,容错性方面允许全网50%节点出错。
优点:
1)算法简单,容易实现;
2)节点间无需交换额外的信息即可达成共识;
3)破坏系统需要投入极大的成本;
缺点:
1)浪费能源;
2)区块的确认时间难以缩短;
3)新的区块链必须找到一种不同的散列算法,否则就会面临比特币的算力攻击;
4)容易产生分叉,需要等待多个确认;
5)永远没有最终性,需要检查点机制来弥补最终性;
2.POS Proof of Stake,权益证明
一句话介绍:持有越多,获得越多。
主要思想是节点记账权的获得难度与节点持有的权益成反比,相对于PoW,一定程度减少了数学运算带来的资源消耗,性能也得到了相应的提升,但依然是基于哈希运算竞争获取记账权的方式,可监管性弱。该共识机制容错性和PoW相同。它是Pow的一种升级共识机制,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
优点:在一定程度上缩短了共识达成的时间;不再需要大量消耗能源挖矿。
缺点:还是需要挖矿,本质上没有解决商业应用的痛点;所有的确认都只是一个概率上的表达,而不是一个确定性的事情,理论上有可能存在其他攻击影响。例如,以太坊的DAO攻击事件造成以太坊硬分叉,而ETC由此事件出现,事实上证明了此次硬分叉的失败。
DPOS与POS原理相同,只是选了一些“人大代表”。
BitShares社区首先提出了DPoS机制。
与PoS的主要区别在于节点选举若干代理人,由代理人验证和记账。其合规监管、性能、资源消耗和容错性与PoS相似。类似于董事会投票,持币者投出一定数量的节点,代理他们进行验证和记账。
DPoS的工作原理为:
去中心化表示每个股东按其持股比例拥有影响力,51%股东投票的结果将是不可逆且有约束力的。其挑战是通过及时而高效的方法达到51%批准。为达到这个目标,每个股东可以将其投票权授予一名代表。获票数最多的前100位代表按既定时间表轮流产生区块。每名代表分配到一个时间段来生产区块。所有的代表将收到等同于一个平均水平的区块所含交易费的10%作为报酬。如果一个平均水平的区块含有100股作为交易费,一名代表将获得1股作为报酬。
网络延迟有可能使某些代表没能及时广播他们的区块,而这将导致区块链分叉。然而,这不太可能发生,因为制造区块的代表可以与制造前后区块的代表建立直接连接。建立这种与你之后的代表(也许也包括其后的那名代表)的直接连接是为了确保你能得到报酬。
该模式可以每30秒产生一个新区块,并且在正常的网络条件下区块链分叉的可能性极其小,即使发生也可以在几分钟内得到解决。
成为代表:
成为一名代表,你必须在网络上注册你的公钥,然后分配到一个32位的特有标识符。然后该标识符会被每笔交易数据的“头部”引用。
授权选票:
每个钱包有一个参数设置窗口,在该窗口里用户可以选择一个或更多的代表,并将其分级。一经设定,用户所做的每笔交易将把选票从“输入代表”转移至“输出代表”。一般情况下,用户不会创建特别以投票为目的的交易,因为那将耗费他们一笔交易费。但在紧急情况下,某些用户可能觉得通过支付费用这一更积极的方式来改变他们的投票是值得的。
保持代表诚实:
每个钱包将显示一个状态指示器,让用户知道他们的代表表现如何。如果他们错过了太多的区块,那么系统将会推荐用户去换一个新的代表。如果任何代表被发现签发了一个无效的区块,那么所有标准钱包将在每个钱包进行更多交易前要求选出一个新代表。
抵抗攻击:
在抵抗攻击上,因为前100名代表所获得的权力权是相同的,每名代表都有一份相等的投票权。因此,无法通过获得超过1%的选票而将权力集中到一个单一代表上。因为只有100名代表,可以想象一个攻击者对每名轮到生产区块的代表依次进行拒绝服务攻击。幸运的是,由于事实上每名代表的标识是其公钥而非IP地址,这种特定攻击的威胁很容易被减轻。这将使确定DDOS攻击目标更为困难。而代表之间的潜在直接连接,将使妨碍他们生产区块变得更为困难。
优点:大幅缩小参与验证和记账节点的数量,可以达到秒级的共识验证。
缺点:整个共识机制还是依赖于代币,很多商业应用是不需要代币存在的。
3.PBFT :Practical Byzantine Fault Tolerance,实用拜占庭容错
介绍:在保证活性和安全性(liveness & safety)的前提下提供了(n-1)/3的容错性。
在分布式计算上,不同的计算机透过讯息交换,尝试达成共识;但有时候,系统上协调计算机(Coordinator / Commander)或成员计算机 (Member /Lieutanent)可能因系统错误并交换错的讯息,导致影响最终的系统一致性。
拜占庭将军问题就根据错误计算机的数量,寻找可能的解决办法,这无法找到一个绝对的答案,但只可以用来验证一个机制的有效程度。
而拜占庭问题的可能解决方法为:
在 N ≥ 3F + 1 的情况下一致性是可能解决。其中,N为计算机总数,F为有问题计算机总数。信息在计算机间互相交换后,各计算机列出所有得到的信息,以大多数的结果作为解决办法。
1)系统运转可以脱离币的存在,pbft算法共识各节点由业务的参与方或者监管方组成,安全性与稳定性由业务相关方保证。
2)共识的时延大约在2~5秒钟,基本达到商用实时处理的要求。
3)共识效率高,可满足高频交易量的需求。
缺点:
1)当有1/3或以上记账人停止工作后,系统将无法提供服务;
2)当有1/3或以上记账人联合作恶,且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时,恶意记账人可以使系统出现分叉,但是会留下密码学证据
下面说两个国产的吧~
4.dBFT: delegated BFT 授权拜占庭容错算法
介绍:小蚁采用的dBFT机制,是由权益来选出记账人,然后记账人之间通过拜占庭容错算法来达成共识。
此算法在PBFT基础上进行了以下改进:
将C/S架构的请求响应模式,改进为适合P2P网络的对等节点模式;
将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的动态共识参与节点;
为共识参与节点的产生设计了一套基于持有权益比例的投票机制,通过投票决定共识参与节点(记账节点);
在区块链中引入数字证书,解决了投票中对记账节点真实身份的认证问题。
优点:
1)专业化的记账人;
2)可以容忍任何类型的错误;
3)记账由多人协同完成,每一个区块都有最终性,不会分叉;
4)算法的可靠性有严格的数学证明;
缺点:
1)当有1/3或以上记账人停止工作后,系统将无法提供服务;
2)当有1/3或以上记账人联合作恶,且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时,恶意记账人可以使系统出现分叉,但是会留下密码学证据;
以上总结来说,dBFT机制最核心的一点,就是最大限度地确保系统的最终性,使区块链能够适用于真正的金融应用场景。
5.POOL验证池
基于传统的分布式一致性技术,加上数据验证机制。
优点:不需要代币也可以工作,在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础上,实现秒级共识验证。
缺点:去中心化程度不如bictoin;更适合多方参与的多中心商业模式。
4. 以太坊架构是怎么样的
以太坊最上层的是DApp。它通过Web3.js和智能合约层进行交换。所有的智能合约都运行在EVM(以太坊虚拟机)上,并会用到RPC的调用。在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心内容,包括:blockChain, 共识算法,挖矿以及网络层。除了DApp外,其他的所有部分都在以太坊的客户端里,目前最流行的以太坊客户端就是Geth(Go-Ethereum)
5. 区块链的共识机制是什么优缺点有哪些
区块链的共识机制有很多,说一个影响力最大的比特币背后的pow共识机制,好处是安全 不可篡改 全球流通 缺点是速度太慢了 一秒钟只能处理7笔交易
6. 以太坊区块链ETH目前存在哪些问题
以太坊区块链目前暴露出三大问题,长时间以来其创始人Vitalik Buterin一直无力解读。第一是以太坊区块链整体很低的性能和TPS;第二是资源不隔离,CryptoKitties虚拟猫咪的事件,一度占据了整个以太坊 20% 的流量,直接造成以太坊网络用户无法展开及时的交易,就是资源不隔离最大的痛点;第三个问题在于以太坊治理结构的体现,区块链作为去中心化的分布式账本,以太坊过去以来,创始人团队主导了其网络发展,过于中心化的治理模式,让目前的以太坊出现了ETH、ETC、ETF等分叉,以太坊社区目前进入四分五裂的治理状态。而以太坊网络目前出现的各种弊病,在「aelf」创始人与CEO马昊伯看来,这是无法接受的。于是,「aelf」定位,就是为对标以太坊的下一代去中心化底层计算平台,重点解决目前以太坊存在的性能不足、资源不隔离、治理结构三方面的问题而诞生的。
7. 区块链共识机制
PoW:工作量证明 (Proof of Work,简称 PoW ) ,简单的解释就是一份证明,用来确认你做过一定量的工作。因为监测工作的整个过程通常是极为低效的,而通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量,则是一种非常高效的方式。比如现实生活中的毕业证、驾驶证等等,都是通过检验结果的方式所取得的证明。这就是说,你获得多少币,取决于你对挖矿贡献的有效工作。简单的理解,你电脑性能越好,你获得的收益就会越多,这就是根据你的工作量来执行币的分配。大部分的数字货币,比如比特币、莱特币等等,都是基于 PoW 模式的虚拟货币(算力越高、挖矿时间越长,你获得的币就越多)。
PoS:PoS 是一种在公链中的共识算法,可作为 PoW 算法的一种替换。PoW是保证比特币、当前以太坊和许多其它区块链安全的一种机制,但是 PoW 算法在挖矿过程中因破坏环境和浪费电力而受到指责。PoS 试图通过以一种不同的机制取代挖矿的概念,从而解决这些问题。
PoS 机制可以被描述成一种虚拟挖矿。PoS 主要依赖于区块链自身里的代币。在PoW 中,一个用户可能拿 1000 美元来买计算机,加入网络来挖矿产生新区块,从而得到奖励。而在 PoS 中,用户可以拿 1000 美元购买等价值的代币,把这些代币当作押金放入 PoS 机制中,这样用户就有机会产生新块而得到奖励。在 PoW 中,如果用户花费 2000 美元购买硬件设备,当然会获得两倍算力来挖矿,从而获得两倍奖励。同样,在 PoS 机制中投入两倍的代币作为押金,就有两倍大的机会获得产生新区块的权利。
8. 以太坊升级是什么意思
以太坊君士坦丁堡(Constantinople)分叉即将开始,很多人都对本次分叉感到好奇,不确定是否需要提前做好准备。
简单来说:如果你只是ETH的持有者,本次升级你不需要做任何准备。
9. 最近发现一个创新共识算法的公链项目:GAIAWORLD区块链,怎么看待现有的区块链公链项目
总的来说,区块链公链现在竞争激烈,因为公链项目是区块链生态的根基,公链是系统庞大、极其复杂、难度极高的超级工程。目前整体市场的局面就跟当初的电脑系统问世初期类似,最开始是 LINUX操作系统和UNIX(尤尼斯)的此消彼长,最终却是WINDOWS称霸,伴随苹果的OS到长期并存的状态。
目前公链呼声最高的无外乎是以太坊和EOS,但是EOS最近爆出史诗级漏洞后,市值大跌,被多家媒体唱衰。往往一开始最看好的不一定能赢到最后,最近因为他们创新的共识算法,提出了颇有创新性的CPOS,关注了一个新公链项目。
名字叫GAIAWORLD公链,他们的CPOS共识算法是他们最核心的技术。具体技术细节可以去官网看看白皮书,总之就是tps速度快达到了新高度,比以太坊快,能够支撑大型项目的布局。
同时他们创新了两项其他技术,平行链技术能够供其他开发者更容易的发布侧链,然后是神盾协议,大致是一种特定的智能合约协议。
现在空气项目那么多,确实不太好分辨各种项目的好坏,但是我觉得有技术站台才是有未来的。
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10. 以太坊能量币是传销吗
以太坊能量币不是传销。
以太坊是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台。通过其专用加密货币以太币提供去中心化的虚拟机(称为“以太虚拟机”Ethereum Virtual Machine)来处理点对点合约。
2013年,19岁的Vitalik Buterin在一本主题为“以太坊白皮书:下一代智能连接与去中心化应用平台”的书中首次提到了以太币的构想。随后在2014年,以太币的算法及协议正式落地,并募集了1.5亿美元,系统本身于2015年7月30日最终完成。
作为区块链2.0代表,主流币种以太币被视作加密数字货币市场风向标。不过,最近一周来,以太币价格持续下跌。2018年08月14日,以太币暴跌20%,最低触到257美元,创今年来历史新低。相较于今年最高点1295美元,以太币价格缩水逾八成。受其影响,2018年08月15日数字货币市场排名前十的主流币种无一幸免,全线下跌,多个单日跌幅超10%。
(10)以太坊新型共识算法扩展阅读
以太坊差不多在2013年开始规划,到2015年项目开始落地。在此之前,市场上有不少模仿比特币的数字货币,他们在比特币代码的基础上,做的各种修改。这样要开发一个新的区块链应用,要重新部署一个新链,再在这个链上开发应用,开发的难度非常大,单单使用一个POW的共识机制,就是个巨大的维护工作量。这就好比要在手机上开发一个APP,要把安卓系统一起开发出来。
以太坊出来以后,就相当于区块链的底层操作系统,在以太坊上,可以很方便的开发各种DAPP,不用考虑底层的开发,而且还可以共享以太坊的算力和存储。这对程序员来说,瞬间降低了区块链的开发门槛,以太坊的出现,对区块链应用的开发普及起到了非常大的作用。这也是以太坊被称为区块链2.0的原因。