POW:Rocket Protocol VRF+BLS共識機制：解決高頻交易的問題_ROCK

在之前關于《RocketProtocol虛擬機技術》系列文章中，我們介紹了REVM在兼容EVM的基礎上進行了功能優化，例如增加標準類庫和工具集，以此來降低開發者的開發難度、提高代碼撰寫和運行效率。當開發門檻降低，大量開發者進入RocketProtocol進行生態建設時，必然會出現高頻率的交易。這需要RocketProtocol通過一個合理的機制來確保數據的高效性、公平性與安全性，以此來保證穩定的高頻交易。而這個機制，就是本篇文章將詳細分析的RocketProtocol的共識機制。什么是共識機制？

簡單來講，共識機制就是“讓事件參與方對于同一事件達成相同意見”的機制。在區塊鏈網絡中，去中心化數據庫被稱為“賬本”，每個節點都可以有一份完整的賬本。共識機制則可以決定由哪個節點負責在賬本中寫入新的數據，以及誰來維護賬本的統一。因此，共識機制是允許分布式系統協同工作并保持安全的機制。共識機制的重要性

OP Labs：Bedrock升級審計發現一些問題，計劃確定范圍并執行更改:4月24日消息，OP Labs在近日的推文中表示：“智能合約審計平臺Sherlock對Optimism主網Bedrock升級的最終審計發現了一些問題。這意味著我們將打破共識和功能凍結，在重新啟動為期兩周的穩定性時鐘之前實現這些更改。確定的問題是中等嚴重程度，需要進行小的調整。它們不會對橋接資金構成風險，但在極少數情況下，它們可能成為潛在的破壞媒介。我們計劃確定范圍并執行更改，宣布新的共識和功能凍結，并在宣布OP主網的Bedrock升級日期之前展示兩周的代碼穩定性。我們將至少提前3周宣布升級日期。”[2023/4/24 14:23:13]

區塊鏈的賬本由節點保存，所有節點的賬本內容完全一致。每個節點都可以往賬本中添加交易，也可以根據自己本地的賬本去查找交易。這種機制存在風險：當有的節點記錄了一筆轉賬而有的節點沒有記錄，系統就無法確定這筆轉賬的真實性。此時，共識機制的存在顯得尤為重要。共識機制允許在不依賴于任何中心化機構的情況下，也能讓組織完成大規模的集群協作并保證數據的安全性。共識機制的技術選型

Optimism計劃12月13日公開演練將Goerli網絡遷移至Bedrock:12月6日消息，Optimism宣布計劃在北京時間12月13日2:00公開演練將Optimism Goerli遷移到Bedrock。Optimism對現有的L1 Goerli和Optimism Goerli網絡進行分叉，將在兩個網絡上運行完整的端到端遷移，這大約需要一個小時。預演結束后，分叉的Optimism Goerli網絡將升級為Bedrock。此次遷移演練主要針對基礎設施提供商和運行節點。

據此前報道，今年5月，Optimism宣布推出去中心化Rollup基礎架構Bedrock，該架構盡可能重用以太坊的代碼、基礎設施和設計模式，并表示“EVM等效”已是過去時，Bedrock帶來的是“以太坊等效”。

Optimism表示，Bedrock將作為交互式故障證明系統Cannon的基礎架構進行發布，其優勢包括交易費用降低、最大吞吐量提升、節點同步速度提高。[2022/12/6 21:26:18]

隨著各類公鏈層出不窮，共識機制也在近年來不斷發展以應對可能出現的各種安全問題。目前行業內已出現了多種技術選型。下面將圍繞PoW、PoS以及DPOS進行分析。PoW

Kyle Roche已從涉嫌與Ava Labs合作發起惡性競爭的事務所離職:10月20日消息，律師事務所Roche Freedman宣布，其創始合伙人Kyle Roche已從該事務所離職，未來該事務所將更名為Freedman Normand Friedland。

此前Cryptoleaks曾釋出大量爆料視頻，內容為Kyle Roche在談論Ava Labs（Avalanche開發公司）和Roche Freedman的一項秘密合作協議。通過該項合作，Ava Labs向Roche Freedman支付了大量Ava Labs股權和AVAX（現價值數億美元），Roche Freedman則向Binance、Solana Labs和DFINITY Foundation等Avalanche的競爭對手發起惡意訴訟。（路透社）[2022/10/20 16:31:16]

PoW是工作量證明機制。工作量是指礦工的算力。礦工利用自己的算力資源進行挖礦，而將礦工的算力集中起來進行挖礦的叫做礦池挖礦。PoW挖礦的本質是一個競爭記賬權的過程。無論是礦工個人挖礦還是礦池挖礦，拼的都是算力。當算力越大，進行的運算就會越多，計算出符合要求的區塊哈希值就越快，獲得新區塊的記賬權以及賺取的收益就會更多。PoW可以保證網絡的安全性和公平性。首先，除挖礦以外，它沒有其他應用場景，在一定程度上保證了保證了網絡的安全性。其次，由于攻擊者必須投入51%以上的算力才可以篡改結果，導致其攻擊成本過高，因此PoW可以反DoS攻擊。同時也由于礦工獲得記賬權只與投入的算力有關，也從某種程度上保證了出塊的公平性。但PoW的算力機制會造成資源浪費。哈希函數是無法進行預測的隨機散列函數，礦工需要通過大量重復的運算來得到符合要求的哈希值，以此來證明工作量，這會消耗大量的電力資源以及計算設備，對環保產生負面影響。另外，PoW機制下的運算過程允許兩個礦工同時計算出結果的情況，會出現軟分叉的情況。不同的礦工會繼續在分叉出來的不同鏈上繼續進行運算，算力強的那條鏈會變得更長，礦工挖礦的時間也會持續更久。另一條分叉鏈則會逐漸被拋棄。PoS

Clover Finance宣布成功注冊為Rococo測試網平行鏈候選節點:官方消息，Polkadot生態智能合約平臺Clover Finance宣布，已成功注冊為Rococo測試網平行鏈候選節點。Clover將在接下來的幾天進行測試并參與眾貸。[2021/3/30 19:28:03]

PoS是指權益證明機制，即挖礦的難度與一個節點在網絡中所占股份成正比。它不需要挖礦，也不需要耗費大量的電力和能源。礦工的收益與個人持有加密貨幣數量和持有時間相關，質押的股權比例越高，持有的時間越久，挖礦成功的概率就越大。PoS的出現是為了降低挖礦的資源消耗以及解決PoW的軟分叉問題。但PoS容易造成馬太效應和安全問題。由于它是由持幣數量來決定出塊的效率的，持幣越多的人越容易得到結果從而獲得更多收益。這會使“強者越強、弱者越弱”，小用戶失去了話語權，不會去關心更多的投票治理和生態建設，與去中心化的初衷相悖。并且，在PoS機制下，如果有人想要造假，只需持有大量的加密貨幣就可以完成，并不需要投入任何復雜的運算。與PoW相比，PoS造假的綜合成本更低，安全性得不到保證。DPOS

聲音 | 比特幣支持者Brock Pierce：加密貨幣也需要時間才能被大眾接受:金色財經報道，美國演員、比特幣支持者Brock Pierce最近在接受采訪時表示，加密貨幣為公眾提供了一個改變世界和“讓世界變得更美好”的機會。在保持他對加密貨幣在未來會被廣泛采用的預測的同時，Pierce還強調了一個事實，即互聯網和電子郵件等重要技術也需要時間才能被大眾接受。Pierce還聲稱，目前的加密貨幣基礎設施是不夠的，因為生態系統對于普通用戶來說“不夠簡單、不夠安全”。談到加密貨幣的大規模應用方面，Pierce表示，開發出比上一代產品至少好10倍的產品，或者開發出從未有人開發過的產品，總是更好的選擇。[2019/11/6]

DPOS是由EOS提出的授權股權證明機制。是基于投票選舉的共識算法。在DOS中存在兩種角色——公證人和見證者。公證人可以投票選舉區塊生產者，是“授權”方；見證者是指被選舉并被“授權”來進行區塊生產、驗證交易的節點。這樣做的好處是當持幣多的節點沒有夠的專業知識來達到高性能節點所要求的條件，他可以利用自己的優勢來投票選舉出性能高的節點來進行區塊的驗證和交易，以此來保證該條鏈的高效運算和出塊，這比POS有更高的效率。但DPOS目前也無法解決POS帶來的困境。RocketProtocol的共識機制及其優勢

VRF+BLS共識機制

與主流的共識機制不同，RocketProtocol采用的是更高效以及更安全的VRF+BLS共識機制。VRF，即VerifiableRandomFunction，是一種生成隨機數的算法。這是在前面提到的PoW、PoS以及DPoS都無法有效解決安全及效率問題的情況下誕生的第三代共識算法。在最新的算法幫助下，驗證VRF合法性的速度已經非常快，是一種高效的共識算法。在RocketProtocol中，VRF算法用于選取候選塊打包者以及候選塊的驗證組。BLS簽名算法是斯坦福大學計算機系三人提出：DanBoneh，BenLynn以及HovavShacham。BLS的主要思想是待簽名的消息散列到一個橢圓曲線上的一個點，并利用雙線性映射E函數的交換性質，在不泄露私鑰的情況下，驗證簽名。BLS在RocketProtocol主要用于聚合驗證組內每個成員對于候選塊的簽名，生成驗證組簽名。VRF+BLS的優勢

RocketProtocol在采用VRF+BLS的基礎上加入了分布式系統中的高并發寫作、預處理等技術。與PoW相比，VRF+BLS與PoW都具有隨機性，但PoW的隨機性導致了算力的大量消耗，造成礦場和礦機的資源浪費。VRF+BLS機制則相反，它允許毫秒級別生成真隨機數，并通過節點間合作的方式，來保證完全去中心化、數據安全性和公平性，以此來解決高頻交易的問題。它具有以下幾個優勢：1）在去中心化方面，VRF+BLS采用的是節點分組共識機制，允許通過增加節點來提升吞吐能力。加入的節點需要被分為兩大類——提案節點與驗證節點。任何聯網設備均可通過質押通證獲得成為提案節點和驗證節點的資格，去中心化得到保證；同時，RocketProtocol還加入了懲罰機制，以保證節點誠實守信，不作為或作惡的行為會受到懲罰。在懲罰機制中，由社區共同投票決定該不作為或作惡的節點是否被取消提案或驗證資格，而非依賴于用戶的持幣量多少來決定。去中心化程度得到進一步保障；2）在交易和數據公平性方面，RocketProtocol采取由隨機抽取的方式產生提案組，不可預測，在提案時多通道并行發送給驗證組，限制了提案與驗證聯手作惡的情況，保證交易和數據的公平性；3）在提高效率方面，出塊和驗證的效率決定系統的處理性能。在VRF機制下，提案節點的出塊速度為1秒/1塊；從通訊復雜度、簽名長度以及性能來看，驗證組采用BLS門限簽名性能強于拜占庭容錯。因此，這是一種高效的共識算法，可以非常快速地出塊及驗證VRF合法性；4）在安全性方面,VRF真隨機數選組，確保某高度上工作組唯一。周期checkpoint機制確保了狀態數據具有“最終性”，消除長程攻擊等問題。同時，攻擊者需要控制遠超51%以上的節點才能對近期數據(checkpoint之后的狀態)發起類似比特幣的51%算力攻擊；5）性能方面，在不做分片等優化的情況下，TPS為5000。總結

VRF+BLS共識通過隨機生成提案節點與驗證組來保證交易的公平性，避免馬太效應的產生，通過驗證多簽來保證交易的安全性。對于開發者和用戶而言，基于VRF+BLS共識機制的基礎設施，可以有效解決高頻交易的問題，開發者無需擔心交易作假的行為。維護穩定的高頻交易是進行資產跨鏈交易的前提，而資產跨鏈交易離不開跨鏈技術。我們將在下一篇文章中展開描述RocketProtocol另一大創新技術——異構跨鏈的中繼鏈技術。

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