共識演算法那點事之基於共識演算法的數字貨幣分析方法

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作者:來煒國博士 袁然

共識演算法

共識演算法就是在計算機世界中基於民主集中制原則,來消除分歧,達成共識的演算法。首先介紹個單詞quorum,是指為了讓某個提案通過所需要的最少法定人數,即法定多數。不同環境中,quorum的含義不同。例如,在普通P2P網路中,quorum可以是超過半數;在有少數惡意成員時,quorum至少是超過三分之二的忠實節點;在有少數惡意成員且是非同步環境時,quorum必須是超過五分之四的忠實節點。對於某個特定提案的投票,如果得票票數達到quorum,則稱群體達成共識,群體中每個成員都接受提案的內容。

在中心化環境中,投票和共識是比較容易實現的。但是在去中心化的環境,達成共識,變得非常困難。不但是共識,很多原本簡單的問題,在去中心化環境中都變得困難。

共識演算法是區塊鏈技術的基石。如果底層的共識演算法不可靠,那麼建立在其上的區塊鏈的價值可能就不復存在。例如如果一個區塊鏈出現頻繁的分叉,無法確定哪一個分支是主鏈,則這個區塊鏈就不再具有實用價值。

基於共識演算法的數字貨幣分析方法

目前上市交易的數字貨幣有上千種,如果分析判斷一個數字貨幣的價值?本文提出了一種基於共識演算法的數字貨幣分析方法。旨在向讀者說明共識演算法的重要意義。

基於共識演算法,分析數字貨幣價值的分成兩個步驟。

步驟一,判斷特定數字貨幣是否具有共識演算法。

嚴格的說,只有具有底層區塊鏈架構的數字貨幣,即平臺幣,才具有共識演算法。而基於某個區塊鏈平臺技術的針對特定領域應用的數字貨幣,是沒有共識演算法的。我們姑且稱這種幣為應用幣。關於應用幣,我們可以有以下觀點:

1)目前數字貨幣中,絕大多數是應用幣。垃圾幣,空氣幣都是應用幣。

2)基於以太坊的智慧合約,可以非常快速的設計出具體特點功能的應用幣。

3)由於不包含區塊鏈底層技術,因此應用幣的價值要遠遠小於平臺幣。

4)應用幣不具有不可替代性。就一個特定應用領域來說,各種應用幣具有很大的相似性。

5)應用幣的價格更容易受到外圍環境、市場資金量和莊家操盤等外部因素影響,市值會劇烈波動,但是總趨勢是不斷減少的。

6)市值前二十名的數字貨幣中沒有應用幣。

因此,建議大家更多的關注平臺幣,下文也將只考慮平臺幣。

步驟二,要分析平臺幣的共識演算法文件。

通常共識演算法文件具有以下特點:

1)  涉及的數學(概率論,數理統計),密碼學,電腦科學以及對等網(P2P網路)的知識非常多。

2)  涉及的知識非常新,通常是近15年來的上述領域的科研和學術成果。

3)  演算法的有效性,安全性的證明非常複雜。

由此可見,即使受過專業訓練的理工科專業的人士,要基本讀懂一個共識演算法,也是比較困難的。在不太看懂的情況下,如果分析共識演算法?當然最好的方法是參考文獻的路徑,把主要的參考技術都作一個瞭解和學習。此時,再後頭來看共識演算法文件,就水到渠成了。如果做不到,就從以下幾個方面去間接分析:

1)           看共識演算法所依賴的技術或者理論是否靠譜。所謂理論或者技術靠譜,是指技術在實際生產環境中被採用,或者是其在高水平刊物上發表並且不斷在最新論文中被提及,或者是其論證過程完備,或者是其直覺上是對的。

2)           論證過程充分。特徵就是有清晰的問題模型,有大量的篇幅和大量的數學公式。安全性分析中包含了針對各種攻擊模型的分析。

3)           是否簡單。過於複雜的共識演算法,其安全性會成為嚴重的問題。例如,量子幣QTUM其在以太坊虛擬機器(EVM)上執行比特幣的script指令碼(相當於比特幣的智慧合約),為此還增加了一個qtum賬戶抽象層,(Qtum Account Abstraction Layer)。在這樣的體系架構下,是比較難發現安全漏洞的。相反的例子是工作量證明(POW),相當簡單,憑直覺就能知道它的正確性。

4)            研發團隊有數學或者密碼學專家。典型的例子是卡爾達諾(Cadarno),其研發團隊由密碼專家組成,演算法的更新都經過行業內的專家review,由此保證了演算法的高質量。同時,其共識演算法《Ouroboros: A Provably Secure Proof-of-Stake BlockchainProtocol》長達54頁,也是最難看懂的區塊鏈論文之一。

5)           共識演算法在高水平刊物上發表。例如IEEE的系列刊物。

如果你有幸發現一個新數字貨幣滿足以上幾條,那你可能發現了一個百倍幣!!