报告

区块链共识机制研究与创新

摘要

良好的共识机制能够鼓励网络中善的节点打包正确的区块,避免恶的节点确认不合法的交易,篡改交易数据,从而保证主链的正确延续。目前不少主流公链就仍采用PoW来确保网络安全,但也有很多公链开始采用PoS来确保网络安全。相比工作量证明PoW共识依赖高能耗,PoS共识则将公链的安全基础由耗费能源的算力转为纯粹的经济激励,这些持有权益的PoS节点通过随机的方式决定谁来产生区块并获得奖励,整个过程更加清洁环保;共识机制的升级转换将极大增加和提高整个网络的交易吞吐量TPS和安全性能。本报告中将以各个主流公链为例,着重介绍PoS共识机制的设计美学。

参考文献 查看全部 ↓
  • [1]Aggelos Kiayias,Alexander Russell,Bernardo David,Roman Oliynykov,“Ouroboros:A Provably Secure Proof-of-stake Blockchain Protocol,” in Jonathan Katz,Hovav Shacham,eds.,CRYPTO 2017(Springer,Heidelberg,2017),Part I,Volume 10401 of LNCS,pp. 357-388.
  • [2]Ittai Abraham,Dahlia Malkhi,Kartik Nayak,Ling Ren,“Dfinity Consensus,Explored,” Cryptology ePrint Archive,Report 2018/1153,2018.
  • [3]Iddo Bentov,Rafael Pass,Elaine Shi“The Sleepy Model of Consensus,” IACR Cryptology ePrint Archive,2016 p.918.
  • [4]J.H.Silverman,“The Arithmetic of Elliptic Curves,” Graduate Texts in Mathematics,Vol.106,1986.
  • [5]Shamir A.,“How to Share a Secret,” Communications of the ACM,24(11),1979,pp.612-613.
  • [6]B.Chor,S.Goldwasser,S.Micali,B.Awerbuch,“Verifiable Secret Sharing and Achieving Simultaneity in the Presence of Faults,” in Proceeding 26th Annual Symposium on the Foundations of Computer Science,IEEE,1985,pp.383-395.
  • [7]Ronald L.Rivest,Adi Shamir,Yael Tauman,“How to Leak a Secret:Theory and Applications of Ring Signatures,” Springer Berlin Heidelberg,22(11),2006,pp.164-186.
  • [8]Robert J.McEliece,Dilip V.Sarwate,“On Sharing Secrets and Reed-solomon Codes,” Commun.ACM,24(9),1981,pp.583-584.
  • [9]David Chaum,Torben P.Pedersen,“Wallet Databases with Observers,” in Ernest F.Brickell,ed.,CRYPTO’ 92(Springer,Heidelberg,1993),Volume 740 of LNCS,pp. 89-105.
  • [10]Chang,Ming Hsin,I.T.Chen,M.T.Chen.“IEEE 2008 Eighth International Conference on Intelligent Systems Design and Applications (ISDA)-Kaohsuing,Taiwan (2008.11.26-2008.11.28),”2008 Eighth International Conference on Intelligent Systems Design and Applications-Design of Proxy Signature in ECDSA,2008 pp.17-22.
  • [11]R.Gennaro,S.Jarecki,H.Krawczyk,T.Rabin,“Advances in Cryptology-EUROCRYPT’ 99:International Conference on the Theory and Application of Cryptographic Techniques Prague,” Czech Republic,Proceedings,Chapter Secure Distributed Key Generation for Discrete-Log Based Crypto Systems,May 2-6,1999,pp. 295-310.
  • [12]Springer Berlin Heidelberg,Berlin,Heidelberg,1999.
  • [13]Vitalik Buterin,“Long-range Attacks:The Serious Problem with Adaptive Proof of Work,” https://blog.ethereum.org/2014/05/15/long-range-attacks-the-serious-problem-withadaptive-proof-of-work/,2014.
  • [14]M.Mambo,K.Usuda,E.Okamoto,“Proxy Signatures:Delegation of the Power to Sign Messages,” IEICE Trans.Fundamentals,Vol.E79-A,No.9,1996,pp.1338-1354.
  • [15]Kim S.,Park S.,Won D.,Proxy Signatures,Revisited,International Conference on Information & Communication Security,1997.

区块链共识机制研究与创新

可试读20%内容 PDF阅读 阅读器阅览

试读已结束,剩余80%未读

¥16.88 查看全文 >

VIP免费

报告目录

  • 一 从PoW到PoS,共识机制的进化之路
    1. (一)关于共识
    2. (二)如何保证区块链网络达成正确的共识
    3. (三)PoW如何保护区块链网络的安全
    4. (四)PoS如何确保区块链网络的安全
    5. (五)从PoW共识向PoS共识全面升级,是共识机制发展的必然趋势
  • 二 关于PoS共识的整体架构与流程
    1. (一)整体框架设计
    2. (二)共识中的角色分类
      1. 1.两种星体
      2. 2.两类星群
      3. 3.运行流程
  • 三 关于共识的随机数生成算法
    1. (一)随机数对于区块链系统的重要作用
    2. (二)随机数生成算法优劣的衡量标准
    3. (三)星系共识随机数生成算法
  • 四 共识之合理出块者选择
    1. (一)合理出块者选择的重要意义
      1. 1.工作量证明(PoW)的安全假设:50%以上算力
      2. 2.类BFT协议的安全假设:2/3以上节点安全
      3. 3.权益证明(PoS)的安全假设:50%以上权益安全
    2. (二)出块者选择算法需要考虑的几个问题
      1. 1.公平性
      2. 2.可验证性
      3. 3.匿名性
    3. (三)常见的出块者选择算法
      1. 1.算力竞争
      2. 2.Verifiable Random Function(VRF)
      3. 3.Follow-the-satoshi
    4. (四)Galaxy ULS算法原理流程
      1. (1)秘密消息序列(Secret Message Array)生成
      2. (2)EL星群节点排序
      3. (3)出块权分配
  • 五 共识机制之委托机制
    1. (一)星系共识委托机制设计背景
      1. 1.实际参与门槛较高
      2. 2.中心化风险
      3. 3.违背基础安全假设的风险
    2. (二)星系共识委托机制的意义
    3. (三)星系共识委托机制的理论基础——委托签名(Proxy Signature)
    4. (四)星系共识委托机制的流程
    5. (五)星系共识委托机制的优势
      1. 1.通用性
      2. 2.非交互
      3. 3.高安全性
      4. 4.公开透明
  • 六 维持共识正常运转的原动力——经济激励
    1. (一)经济激励机制的重要意义
    2. (二)经济激励机制需要考虑的几个基本问题
      1. 1.哪些主体需要被奖励
      2. 2.奖励来源,如何保证奖励的持续性
      3. 3.如何保证奖励的公平性
      4. 4.如何在经济激励中权衡委托机制
    3. (三)常见的经济激励方式
    4. (四)Galaxy经济激励机制模型原理
      1. 1.RNP节点的经济激励
      2. 2.EL节点的经济激励
      3. 3.委托机制

报告图片/图表

查看更多>>>