雪崩协议Avalanche(AVAX)-极具创新的底层技术协议

大家或许多少听过雪崩协议Avalanche(AVAX) ,听说他有很高的扩容性、可以抵挡51%攻击,对于Dapp有极高的弹性、有三条区块链、听说开发者可以在上面制作各式各样的区块链。

那么雪崩协议 Avalanche 是怎么办到的?为什么号称第三代共识机制?使用者又可以怎么投资呢?这篇文章,我们将从底层的技术协议开始讲起。

雪崩协议 Avalanche

雪崩的威力,我想大家都有听过,一开始从一个小小的区块滑落,到后来快速的引发一连串的连锁反应,让人逃生不及。雪崩协议 Avalanche ,就是利用类似的机制,来达成超快的交易时间,和极高的安全性。

雪崩协议 Avalanche 技术原理

首先,我们要先介绍DAG有向无环图,顾名思义,它具有方向性,但没有任何一点之间可以形成一个循环,或也可以说他是一直往前发展的,就像雪崩只会往下冲。

观察上图,DAG是局部有序的,并有多条路径。比方说从a到e之间有两种走法,从a -> c -> e或是a->e 。而DAG也是有顺序的,比方说a是c的父节点(前面的节点),e是c的子节点(后面的节点)。

在DAG中会有很多条不同路径,比方说a->b->d,a -> c->e ,我们可以先把每一个节点想成交易,而每一个路径就是这笔交易的链,因此比方说d交易可以先确认完成,而不用等e交易的完成,因为a ->b->d已经形成一笔完整的链,而且d和e之间并没有关联。这样的特性给了雪崩协议很大的互操作性、扩容性和交易速度极快的优势。

在传统上,比如说以太坊和比特币,使用的都是单一的线性链,意即每一个区块都是相连而且只有单一条路径,因此在于扩容性和操作的弹性上,受到很大的限制。

使用DAG 的话,协议可以被发展成各式的应用,每一个应用可以有不同的路径,也可以再接回其他的应用。或以容量来说,可以想像成树状图的发展,甚至指数化的成长,但单一线性链就只能呈现线性的发展。

因此,正如雪崩的意象,雪崩生态中可以有各式的路径,不同的区块链,却同时保有极高的交易速度。雪崩协议可以被广泛的发展成各式各样不同的应用,甚至要做成私有链,或配合政府对于身份监管的要求,还是对于节点有不同的要求、操作也可以,并且每一种应用都可以共享雪崩的安全性。

雪崩协议 Avalanche 的安全性

在下方的Safety Threshold 栏位上,我们可以注意到只有Avalanche 可以抵挡80% 的攻击,比其他区块链的50% 还多出一半。

关于雪崩的安全性的实践,我们可以举一个例子:

班上有40个人,大家要决定营养午餐要选A餐厅还是B餐厅,有些人可能有想吃A有些人可能想吃B,有些人则没有意见。这时大家要取得一个共识,采多数决的方式,并且正确投到多数决那方的人可以获得奖励。这时候第一轮开始,班上的每个同学都要随机去询问一群人「他们想吃哪一间餐厅」,答案有可能是A餐厅或B餐厅或没意见,如果这群人中大多数的人想吃A餐厅,那们他便会把他的答案改成A餐厅,因为他希望跟多数人一样才能获得奖励。

第一轮结束后,第二轮开始,每个同学再随机选出另一群人,询问他们想吃哪一间,如果一样比较多人想吃A 餐厅,则该名同学则会继续选择A 餐厅,并且在「连续选择」 A 餐厅的次数上+1。如果比较多人选择B 餐厅,则该名同学要把选择改成B 餐厅,并将「连续选择」的次数归零。

随着每一轮不断重复询问,会有越来越多人有一样的决定,因此「连续选择」的次数会一直上升,直到超过某个设定的阈值,而一但「连续选择」的次数超过阈值,我们便可以将其当做终局的决定,不会再有变动。最终大家将达成同样的选择。

以上所有提到的参数都是可以调整的,比如说:每一回合要询问几个人、要询问几回合,「连续选择」要达到几次才可以确认该个决定,在许多参数都可以调整、客制化的情况,让雪崩拥有很大的弹性。

以下为虚拟码的实作(若不懂虚拟码的读者可直接略过):

n : number of participants 
k (sample size): between 1 and n
α (quorum size): between 1 and k
β (decision threshold): >= 1

preference := pizza 
consecutiveSuccesses := 0 
while not decided: 
  ask k random people their preference 
  if >= α give the same response: 
    preference := response with >= α 
    if preference == old preference: 
      consecutiveSuccesses++ 
    else: 
      consecutiveSuccesses = 1 
  else: 
    consecutiveSuccesses = 0 
  if consecutiveSuccesses > β: 
    decide(preference)

简单来说,每个人每一回合会询问k 个人,他们比较想吃什么,如果回答某个选项的人数> α,那么这个选项就会变成新的决定,再重复下一回,如此反覆,直到consecutiveSuccesses > β,这时候就可以做出最后的决定,也就是这笔交易可以被确认完成,而不用等到其他人做好决定。

这边提供Ava Labs的雪崩实作可以体验。

关于雪崩协议还有几个重点:

  • 验证机制/验证者
    Avalanche使用POS证明协议,也就是要抵押Avalanche的代币AVAX才能成为验证者。如果验证者想做恶意的行为,会造成整个生态系的影响,币价下跌,并且得不到奖励的代币。目前雪崩协议的抵押率稳定超过半数,一年平均的报酬率则为10%左右。
    而Avalanche没有slashing的机制,像是在以太坊上,如果你做出恶意的行为或什至网络维修断掉,都会被惩罚。但在Avalanche上,最多只会取消这次的挖矿奖励,并不会有额外的惩罚,这样可以确保使用者不会因为无辜的状况(如:网络断掉、硬碟烧坏)等情况受到惩罚。
  • 节点的递遗性
    当验证者投票给X节点或认为X节点是正确时,他同步也是在投票给X的所有父节点,也就是箭头的源头,提高该链的正确性。就像单一线性的区块链,当验证新节点时,同步也需要确保以前所有的节点都是正确的。
  • 终局性
    在雪崩的安全性一图中,我们可以注意到雪崩的交易确认时间小于2秒,相较于其他区块链都是一分钟起跳。雪崩可以透过调整整个系统的参数,来让交易发生冲突的机率降到最低。

下图是雪崩共识协议简单的流程图:

雪崩协议兼容以太坊

雪崩协议兼容EVM(Ethereum Virtual Machine)以太坊虚拟机,因此雪崩协议可以兼容所有以太坊的应用程式和开发工具,但是底层协议则换成雪崩协议,因此可以有更快的交易速度,和更高的效能。

雪崩协议Avalanche 的特点

雪崩协议,相较于中本聪协议(也就是以太坊和比特币使用的协议),有低延迟、高产能、不用消耗能源挖矿等优点。

  • 速度

    雪崩协议是由康乃尔大学资工系的教授、博士生所开发,每一笔交易可以在两秒内完成。实际使用过Avalanche Wallet,真的可以感受到交易速度提升很多。

  • 扩容性

    每秒可以处理4500 笔交易,比大多数的区块链还多。

  • 安全性

    可以抵挡51% 的攻击,并且最高可以到81% 攻击,比大多数的区块链还安全。

  • 弹性

    可以很简单的发布客制的区块链和应用程式,除了Solidity 外,目前还支持Go 语言,并表示未来将支持更多语言。

  • 支持智能合约

    支持智能合约和以太坊开发者工具如:Remix、Metamask、Truffle 等等,以太坊开发者可以无痛衔接到雪崩协议上。

  • 支持创建私人与公开的客制区块链

    雪崩协议完整的基础架构,让开发者可以很轻松的在雪崩生态中开发自己的区块链,并拥有雪崩的安全性。雪崩高弹性的开发生态,让开发者可以在雪崩生态上完成如:要求参与的使用者必须通过KYC/AML 的身份验证区块链,需要许可才能进入的区块链。

  • 支持金融应用

    可以很间单的让不同数字资产之间进行复杂的交换、或设定不同的交易规则。高度的弹性、高度的客制化。

有人说,雪崩协议是大器晚成,也有人说雪崩协议是以太坊杀手,雪崩协议的创办人则说,他不想成为以太坊杀手,他想和以太坊并肩发展。在这方面我们不难看出雪崩协议的企图心,能够兼容solidty语言和以太坊开发工具,让开发者可以无痛转移到雪崩协议上;也可以支持Go等其他语言,让更多开发者可以加入到雪崩协议。

在公链百家争鸣的时代,雪崩协议的共识机制与创新绝对是前所未见的,其背后的安全性、扩容性、开发性也超越许多公链。特别是随着各国政府开始重视区块链的发展,势必会有相当程度的监管,而雪崩高度弹性的开发性,让雪崩在配合政府规范上有很大的优势。比方说使用者需要通过KYC 才能使用,或直接客制一条私有链。

接下来我们将介绍如何使用雪崩协议的代币AVAX 参与流动性挖矿,介绍什么是共识机制3.0,如何在官网上抵押AVAX 成为验证者,有兴趣的朋友千万不要错过!

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