区块链:科普 | DFINITY的共识机制_FIN

我们知道区块链是建立在达成共识这个基础上的，共识机制解决了区块链如何在分布式场景下达成一致性的问题。通俗的来讲，共识机制决定了是谁来写区块而获得奖励。DFINITY自2017年起就没有转变过PoS+随机数+WASM虚拟机的技术方向，共识方面的设计是DFINITY的一大亮点。

DFINITY的共识机制层

DFINITY的共识机制是一个由下至上的四层结构：

人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日，人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么？区块链如何防范恶意节点？》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解，他表示，拜占庭将军问题本质上指的是，在分布式计算机网络中，如果存在故障和恶意节点，是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里，人们提出了许多方案解决这一问题，称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法，后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法，在2008年，中本聪发明比特币后，人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性，也就是必须计算数学题，才能得到记账的权力，其他人对这个记账结果进行验证，如果是对的，就认可你的结果。与拜占庭问题比起来，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

动态 | 区块链技术入选科普杂志《科学美国人》2019十大突破性技术榜单:据新浪网今日新闻报道，美国科普杂志《科学美国人》公布 2019 十大突破性技术榜单。区块链技术因在保障食品安全中的作用而上榜。 入选榜单具体原因：区块链技术的发展应用将显著改善食品污染源数据追踪的困境。利用区块链云端系统，食品制造商可以依次在计算机储存各类过程的信息。[2019/9/29]

第四层：公正层

一个特定交易的最终性意味着一个系统范围内的共识，即一个特定的交易已经被不可逆转地执行。Dfinity在其第四层部署了新的区块公证技术来加速最终性的达成。公证是由注册客户端共同创建的某个区块下的一个阈值签名。只有经过公证的区块才可以包含在链中。在所有提交给客户端进行公证的区块候选者中，客户端只为排名最高者提供公证，该排名是基于由随机数灯塔驱动的公开的可验证算法进行的。公正的过程正是经典的“拜占庭将军”问题。对于拜占庭将军问题的解决，唯一的办法是通过某种拜占庭协议。但是在DFINITY中却采用了上面描述的一种“乐观协议”，至于出现有超过两个以上被公正的区块情况出现时，前文描述的链的权重也能将其解决。

声音 | 中科院姚建铨：要加快推进区块链与物联网融合的科普 培训:据新华网消息，日前，在区块链与物联网融合发展峰会上，中国科学院院士姚建铨说，关注区块链技术里面的大数据，跟区块链技术结合起来进行测量和检测，能更好地提升激光清洗技术。姚建铨建议，无锡今后要加快推进区块链与物联网融合的科普、培训，正确引导广大人民群众对技术的认知；同时，建立专业、权威，但又普适、成套的理论体系和标准，以此切入区块链的实际应用。[2018/9/18]

如何生产区块

共识的过程

Dfinity的网络是由客户端组成的，客户端实现三种功能：

·参与随机灯塔层随机数的产生

金色财经独家分析 监管机构、媒体、业界提示风险 区块链科普道阻且长:新华社今日发文表示，近来“区块链”类案件频发，不法分子以“投资虚拟货币周期短、收益高、风险低”为借口，取用户信任并诱使其转账进行投资。无独有偶，同日消息，腾讯手机管家安全专家也提醒此类风险，并从技术上提出防建议。在美国，监管机构警示加密货币欺诈现象普遍承诺高收益而不披露潜在风险。金色财经独家分析，不法分子假借新技术之名进行，一方面是抓住民众趋利的心理，一方面反映出区块链科普的欠缺。区块链是新兴科技和底层技术并有改变社会生产关系的潜力，应该进行系统性的科普教育，当前，部分大学已经开始设置了区块链课程，但对于普通民众仍然有科普的需求，人们应该了解到系统和正确的知识，不仅要了解区块链的好，也要明确局限和弊端，以在高收益的诱惑下，保持清醒客观。[2018/4/11]

·参与去中心化的公证

·产生区块

图4-1表示在r轮，一个新的提议区块Br产生，这个区块指定向上一个区块Br-1，然后由ξr抽取公正委员会的各个客户端对其进行签名；

图4-2表示提议区块Br获得了公正委员会中超过阈值数量的客户端的签名，然后生成一个公共数字签名Zr，区块Br正式被加入到区块链中；

图4-3表示在第r轮由随机灯塔抽取的委员会成员的数字签名被随机灯塔收集，达到阈值后，随机灯塔产生了一个新的随机数ξr+1，这时候第r轮结束，准备进入r+1轮；

图4-4表示第r+1轮正式开始，新的委员会即将由ξr+1抽取，然后重复上一轮的过程

出块流程

1、当前某高度收到上一组的阈值签名后，委员组成员启动各自的计时器，收集BLOCK_TIME之内的交易信息；

2、在等待BLOCK_TIME期间，由概率插槽协议对进程进行打分，生成排序区块的得分顺序；

3、BLOCK_TIME即5s等待时间到了之后，经过二次判断：

·是否已经给最高分的链打过分；

·验证区块是否有效，且插槽被选为负责打包的进程；公证人验证区块，进程广播该区块的阈值组签名的分片。

4、当BLOCK_TIME到期时，组成员对通过公证人证明的区块执行签名，直到至少1个区块接收到阈值签名。

5、一旦达到阈值组合当前高度的组签名则不再对当前高度的签名分片执行签名。

通过整体的架构设计，DFINITY网络提供了高效出块的能力，任何作恶行为会被网络忽略及公证人的惩罚。

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