原文标题:《必读 | Algorand PPoS 共识协议绝对核心优势在哪?PurePoS 轻松速懂精华总结版》
作者:Future 小哥哥(庚澈)

完整版:《一文轻松读懂 Algorand 的核心原理技术-Pure PoS, PoW, dPoS,BpoS 优劣势》

★摘要引导:

1.Pure Proof-of-Stake 逻辑?
2.PPOS 如何出块?
3. 为什么出块第二阶段是十分必要的?
4. 我能获得多少票?配具体案例。
5.PPOS 是如何解决区块链不可能三角的呢?
6.Algorand 不会分叉?

★Pure Proof-of-Stake 逻辑:纯粹股权证明 PurePoS

Algorand 的逻辑很简单:整个经济的安全与大多数可信经济体绑定,从而使小部分经济体无法控制整个经济生态的命运。

从本质上讲,Pure PoS 并不会让用户因为害怕惩罚,而试图保持诚实。更确切地说,它使得坏人想通过少量钱作弊是不可能的,但通过大量金钱作弊搞事情又是很傻的。

在 Algorand,没有被永远质押的资金。所有的 Money:在你的钱包里,正在准备花的钱,或在 Algorand 为你提供的各种金融工具中。当你考虑系统所有资金时,无论它在哪里,只要大部分资金都在诚实用户的手中时,整个系统就是安全的

正如上面所述,一小部分资金的所有者不可能损害整个系统,而且大多数资金的所有者作恶,使自己的资产贬值将是十分愚蠢的。

例如,在 PoW 或 BPoS 中,少数用户就可以阻止其他用户进行交易。在 Algorand,只有大部分资金的所有者才能阻止其他用户进行交易。但如果他们这样做,声誉将受到极大的损害,资金将不再被普遍接受,其购买力将大大降低。对于大多数资金的所有者来说,这并不是一个好的结果。

★PurePoS 的应用实施:Algorand PPOS 如何出块?

还记得不可能三角问题吗?同时具有可扩展性,安全性和去中心化性。

在 Algorand 一个新的区块分为两个阶段:

●在第一阶段,随机选择一个 Token,其所有者就是下一个块提议者。

●在第二阶段,从当前系统中的所有通证中选择 1000 个 Token。

这 1000 个 Token 的所有者被选为第 2 阶段委员会的一部分,该委员会批准第一个用户提出的区块。

因此,委员会的一些成员可以被选择两次或更多次,通常是 k 次,在这种情况下,该成员将在委员会中拥有 k 票以批准下一个区块。

★为什么第二阶段是十分必要的?

在任何社会中,区块链也不例外,总有一小部分坏人被发现 ; 比如 1%。也许 2%。如果一个人不幸生活在一个非常危险的社会中,那么 10%的人可能是坏人,也许甚至 20%!但只要大多数成员遵守规定的规则,就会存在一个稳定和谐的社会。

假设 Algorand 中 10%的代币属于不诚实的人。然后在阶段 1 中,十分之一选择提议块的用户可能是坏演员。因此,他可以告诉一些用户该块是 X,而告诉其他用户该块是 Y 等等,从而产生关于区块的意见分歧。

阶段 2 消除了这个问题。实际上,如果你选择随机的 1000 个代币,当最多 10%的代币是不诚实的手牌时,大多数所选硬币属于不良参与者的概率,即委员会大多数投票是糟糕的演员的概率是如此之低,以至于可以忽略不计。

假设,这一次,你没有被选中提议一个块。也没有被选中成为批准拟议区块的委员会成员。但是你看到给定的 B 区块已经获得委员会 700 票的批准。然后,你将会知道 B 的确是下一个块。

★一个关键问题,谁来进行随机选择委员会?

Algorand 采取的方式:委员会成员选择自己。你可能会想「什么?这是一个糟糕的主意!因为如果我是一个坏人,我会选择自己成为这个委员会的成员。接下来。那之后 ...... 但不是那么快。」

要想属于委员会,你的一枚代币必须独立赢得这个机会,像加密地公平的彩票,你可以在你自己的计算机隐私中独立运行 - 也就是说,不与任何其他人交谈。而且由于彩票是加密公平的,你不能改变被选中的机会。(即使是拥有巨大算力资源的民族国家,也无法增加被选中的概率。)

为了在假设 10,000,000,000 个通证中选择 1,000 个随机通证,每个代币以概率 1,000 /10,000,000,000 被选择 - 即,概率为 1 千万分之一

因此,一旦用户看到提议的块,她就会问自己:我可以成为选择批准一个区块的委员会的成员吗?

★我能获得多少票?

为了回答这些问题,她在她的笔记本电脑上为她拥有的每一个代币运行加密抽奖。(如果用户有 n 个通证,额外的算法技术基本上允许她运行一个整张彩票,而不是 n 个单独的彩票!)一旦用户运行她的抽奖,就会出现两种情况之一。

  1. 要么她的所有代币都没有赢得彩票,在这种情况下,无论她对该区块表达何种意见都将被忽略。
  2. 或者其中一些 k> 1 的代币赢得了彩票,在这种情况下,她获得了一张中奖彩票,即一个简短的证明,即每个人都可以很容易地证明她在委员会中有 k 票。在后一种情况下,她通过网络传播:

(i)证明她有 k 票的中奖票 (ii)她对该票的意见。

这里具体举例说明一下:假设网络里总共有 100 万个币,要从中选 1000 个做委员 . 那么每个币被选中的概率是千分之一。

我如果有 100 个币,等于我参选了 100 次,每次千分之一。你如果有 10000 次,就等于参选了 10000 次。这些次选择都是独立的,所以有可能你有多次被选中,我也有多次被选中,只是我的概率比你低。

但是每次都是千分之一的概率,那么你有 100 个 token 被选中的概率是千分之一的 100 次方 乘以一个二项式的系数,概率极低。

★所以,Algorand PPOS 是如何解决区块链不可能三角的呢?

可扩展性,安全性和去中心化性。

1. 可扩展性。

用户运行自己的彩票需要多长时间?无论她有多少通证,大约为一微秒。确实超级快。(此外,所有彩票都是相互独立运行的,因此任何用户都不必等待其他用户完成彩票运行。)

一旦被选中,每个成员就向网络传播单个,短且立即计算的消息。因此,无论系统中有多少用户,需要传播的最大消息数为 1000 条短消息

2. 安全性。

假设我是一个大坏蛋,能够随时随地诱惑用户。显然,我想腐败委员会的成员,但有一个问题:我不知道他们是谁。之所以如此,是因为委员会成员是通过秘密运行,加密公平的个人彩票来选出的。

因此,只有他们知道自己是谁,直到他们通过网络传播他们的获奖门票和他们对该区块的意见的那一刻。只有在那个时候,我才能了解委员会成员是谁,纵使我有超能力,我可以立即腐蚀整个委员会。但那又怎么样?在这个时候再腐蚀他们为时已晚

无论委员会成员如何说,他们已经说过了,他们的获奖票和关于该区块的上下意见在整个网络中传播。我没有权力将他们的信息放回瓶中,而不是美国政府有权将维基解密病毒传播的信息放回瓶中。

换句话说,Algorand 方法是安全的,因为事先,对手不知道谁会腐败,而且当他做的时候,腐败是无用的。与此相反,拥有一个固定的 1000 强委员会。即使委员会继续执政一分钟,它也很容易受到 DoS 攻击。如果委员会继续执政的时间更长,比如一周,那么成员甚至可能通过贿赂等传统方式在现实世界中被腐化。

在 Algorand,人们不会知道对谁进行 DoS 攻击,一旦委员会发言,DoS 攻击就没用了。

3. 去中心化性

是否只有少部分用户负责选择下一个区块?其实不是,同时也没有一个固定的,1000 名委员会负责批准该块。这一次,委员会被随机(并秘密)选中。下一次,将随机(和秘密)选择一个不同的委员会。每个人都有机会参与新区块的生成。

★Algorand 是一个不会分叉的链

Algorand 技术的另一个优势是其链永远不会分叉。这是因为只有一个区块可以具有所需的委员会投票门槛。因此,在 Algorand 所有交易都是最终的。一旦出现一个块,它就永远是链的一部分。如果新区块包含向您支付的款项,您可以认为自己已付款完成并立即发送货物。

Algorand 中分叉的概率按设计为 10⁻¹⁸(10 的负十八次幂)。这种可能性是一种极低极其奇怪的选择,但它实际上有一个自然的解释。物理学家告诉我们,10¹⁸(十的十八次幂)恰好是从大爆炸到现在的秒数。

★总结 Conclusion:

Algorand 使用基于拜占庭共识 PPoS 协议。每个用户对新块的选择的影响与其在系统中的 stake(通证数量) 成正比。用户被随机地、秘密地选择来提议区块,并对区块提议进行投票。所有的在线用户都有机会被选中进行提议和投票。用户被选中的可能性,以及提案和投票的权重,都与它的 Stake 数量成正比。

Algorand 的 PPoS 方法将整个经济的安全与大多数经济体的诚信联系在一起,而不是与一小部分经济体的诚信联系在一起。当大部分钱都在诚实的人手中时,这个系统是安全的。使用其他方法,会出现经济的一小部分决定了整个经济的安全性,这意味着仅仅需要有少数用户就可以阻止其他用户进行交易。Alogrand,一小部分资金的所有者不可能损害整个体系,而大部分资金的所有者行为不当将是很不值的,因为这将削弱货币的购买力,并最终使他们自己的资产贬值。

★结语:

鉴于近期有很多朋友咨询 Pure PoS 共识协议的核心价值,之前 4 月份的整理文章有些长,为方便朋友了解,故今日整理精华速懂版本,快速了解核心价值精华。本文精简自:《一文轻松读懂 Algorand 的核心原理技术-Pure PoS, PoW, dPoS,BpoS 优劣势》原作者 Silvio Micali,讲解:Future 小哥哥(庚澈)。本文精简灵感来自 NGC 资本的子豪小伙伴,特此感谢。

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