区块链中基于仲裁的共识协议的性能

如果区块链是一种动物，那么共识协议就是它的骨架。作为任何去中心化网络不可或缺的一部分，共识协议负责网络中所有节点对交易的验证。它是通过确定所添加块的有效性来完成的，确保它是所有节点都同意的。

什么是基于仲裁的共识协议

基于仲裁的共识协议在区块链领域非常流行。但它们是什么？与其他非基于仲裁的共识协议相比，它们是否提供任何优势？他们表现如何？

Quorum 是一个在去中心化系统中大量使用的术语。它是指在分布式系统中执行操作之前分布式事务所需的最小投票数。共识协议被定义为系统。管理特定区块链在任何时间点发生的事情。

基于法定人数的共识协议是一种协议，在该协议中，添加块的决定是在达到最低投票数之前进行的。

所有共识协议都有一个基本要求。节点中的所有参与者必须集体决定接受或拒绝添加新块。然而，在基于仲裁的协议下，做出决定的过程需要额外的步骤。

对于基于仲裁的共识协议，节点的参与者通过两个关键举措交换消息。首先，必须向所有节点提出一个块，这只能由共识领导者完成。第二个是通知网络参与者已经决定并验证了该块。

在领导者提出一个区块并且大多数参与者决定并验证所提议的区块后达成共识。

基于仲裁的协议与非基于仲裁的协议有一个关键的主要区别。也就是说，即使某些正确的参与节点发生故障或恶意行为，也能够继续操作。

共识并非微不足道的主要原因是节点在消息传输和决策过程中可能发生故障。原因可能是断电或恶意行为，导致消息丢失或延迟。

允许这种故障被称为拜占庭容错。这样的协议可以容忍崩溃错误或拜占庭错误。崩溃故障是在执行共识时参与者没有响应或执行新操作的地方。

拜占庭故障是指可能是恶意代理的失败参与者。这样的代理的特点是显示与规定的协议不同的随机行为并采取任何行动。

在基于仲裁的协议中可以容忍的恶意节点的最大数量是网络中所有参与节点的 XNUMX/XNUMX。总数包括诚实节点和恶意节点。

为了衡量基于仲裁的共识协议的性能，应将它们细分并分析为三个不同的组。

之所以这样称呼这些协议，是因为它们实际上实现了两个关键问题。它们优化了参与者之间的通信和身份验证，同时设法在难以同步的环境中保持功能。

所有通信都集中在称为主节点的领导者上，所有其他参与者称为副本。当领先节点发生故障时，将实施视图更改协议，循环提示中的下一个参与者是新的主节点。所有参与者都对所有参与者及其签名有适当的了解，以便更好地做出投票决策。

虽然为拜占庭故障提供了切实可行的解决方案，但该协议在可扩展性方面存在很大问题。为了容忍恶意行为，所有参与者必须了解所有其他节点参与者并交换大量消息。它提出了交换消息的计算复杂性。

扩展也是一个挑战，因为添加参与者几乎是不可能的。任何永久离开的参与者都被视为恶意行为者。非常活跃和动态的区块链生态系统将很快达到 ⅓ 限制并导致协议崩溃。

根据联邦拜占庭协议 (FBA) 协议，quorum.被分成几个联邦单位。它通过有几个拜占庭将军来做到这一点，每个将军负责他们的法定人数。它允许显着增加交易、降低交易成本和减少消息交换的数量。

在 FBA 协议下，每个参与节点都可以选择他们希望信任的人。这给任何恶意行为者带来了困难，因为他们必须说服大量有效节点将恶意节点包含在他们的信任列表中。

多年来，FBA 越来越受欢迎，吸引了大型区块链名称。最著名的是 Ripple inc 和 Stellar。 Sybil 攻击是最显着的威胁，对于 Ripple 区块链来说更是如此。验证者的唯一节点列表的存在提供了一个很好的解决方案。

委托拜占庭容错协议 (dBFT) 遵循与 BFT 相同的执行方式。然而，它的不同之处在于将共识集中在几个参与者中，从而解决了 BFT 的可扩展性问题。该协议使用声誉的概念来选择共识参与者。

NEO 是拥有 dBFT 协议的顶级玩家之一。由于可能存在危险的安全威胁，它的使用已经相当低迷。恶意领导者可以利用其视图更改协议来创建确定性分叉。然后，他们可以使用不同的消息创建 2 个新块，两个块都有效并被参与者接受，从而在网络中创建两种不同的状态。一种解决方案是丢弃视图更改之前生成的所有消息。

缩写为 BFT-dPoS，混合协议将高性能的 Proof of Possession 协议与 BFT 协议的安全性相结合。根据该协议，每个代币持有者都会投票给一个区块生产者，其中得票最多的 21 个节点有资格。然后，21 个中的每一个都有固定的 0.5 秒时间框架来生成块，该过程按字母顺序进行。

EOSIO 是使用该协议的区块链之一。它拥有巨大的成就，例如每分钟 3000 笔交易的能力和 BFT 安全级别。缺点是对 21 个区块创建者的限制，投票受持有资产的影响。它允许一个碰撞来控制过程是可能的。

与非仲裁协议相比，基于仲裁的共识协议是相当新的。然而，由于它们解决了拜占庭故障问题，并且只要恶意节点不构成网络多数，它们就允许可操作性。

它们的性能因讨论中的协议类别而异 BFT 提供了巨大的可扩展性问题，而 FBA 提供了一些对 Sybil 攻击的敏感性。

dBFT 解决了可扩展性问题，但创建了视图更改协议漏洞。 BFT-dPoS 提供了可能是最好的功能，但通过合谋来控制风险。然而，随着空间获得更多创新，预计基于仲裁的协议的采用率将会上升。

来源：https://crypto.news/the-performance-of-quorum-based-consensus-protocols-in-blockchain/