普京集团娱乐网20171208(可信区块链)共识算法改进思路研讨会@珠海

架构方面,公有链和联盟链融合持续演进。联盟链是区块链现阶段的重要落地方式,但联盟链不具备公有链
的可扩展性、匿名性和社区激励。随着应用场景日趋复杂,公有链和
联盟链的架构模式开始融合,开始出现公有链在底层面向大众、联盟
链在上层面向企业的混合架构模式,结合钱包、交易所等入口,形成
一种新的技术生态。例如,在公有链中选取验证节点时,共识算法层面存在 PoS
不确定性高、PoW 资源消耗严重、PBFT
无法支持大量节点进行共识等问题,Algorand
算法9通过密码学的方法,从大量节点 中选出少量节点,再用 PBFT
算法在少量节点之间达成共识的方式,
为公有链和联盟链的混合架构提供了可能。部署方面,区块链即服务加速应用落地。区块链与云计算结合,将有效降低区块链部署成本。一方面,预
配置的网络、通用的分布式账本架构、相似的身份管理、分布式商业
监控系统底层逻辑、相似的节点连接逻辑等被模块化、抽象成区块链
服务,向外支撑起不同客户的上层应用。用云计算快速搭建的区块链
服务,可快速验证概念和模型可行性。另一方面,云计算按使用量收
费,利用已有基础服务设施或根据实际需求做适应性调整,可实现应
用开发流程加速,部署成本降低,满足未来区块链生态系统中初创企
业、学术机构、开源组织、联盟和金融机构等对区块链应用的服务需 求。

智链科技CEO兼研究院院长董宁,毕业于北京大学信息科学与技术学院智能科学系,加入智链前曾任IBM大中华区IT经济学负责人。2015年底董宁负责当时IBM内部区块链项目OBC(Open
Blockchain)在国内的技术推广工作。

2017-12-12 数据中心联盟
可信区块链工作组第十次会议暨“共识算法改进思路和测试方法研讨会”在珠海召开

不久后OBC项目的44000行代码捐献给了Linux基金会,变成现在的Hyperledger,同时IBM也加速了中国的区块链商业应用落地,包括董宁发起了IBM区块链社区并聚焦在产业实践和商务对接,见证和参与区块链在国内的发展。

“可信区块链工作组”第十次会议暨“共识算法改进思路和测试方法研讨会”于2017年12月8日在珠海召开。本次会议主要汇聚业界专家,共同探索共识算法的发展趋势、如何对共识算法进行形式化验证以及共识算法的测试方法等问题。来自腾讯FiT、杭州趣链、泛融科技、华为、博晨的专家们就共识算法的分类和趋势进行了精彩分享。

2017年初中南资本联合硅谷金融科技公司PeerNova成立了智链,在多方的沟通劝说和磨合下董宁在今年正式加入了智链并出任CEO。近期,智链并购了Hyperledger成员、创新科技公司云图智链,邀请原金山云计算产品专家谢文杰出任智链CTO。

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普京集团娱乐网 2智链
CEO 董宁

会议由数据中心联盟可信区块链工作组副组长卿苏德主持。来自中国信息通信研究院、中国移动研究院、中国移动通信集团设计院有限公司、中国电信股份有限公司北京研究院、华为技术有限公司、深圳证券通信有限公司、中兴通讯股份有限公司、腾讯FiT、杭州趣链科技有限公司、泛融科技、北京博晨技术、智链ChainNova、太一云、中链科技、井通科技、易链科技、乐信公司、航天信息股份有限公司、石化盈科信息技术有限责任公司、广东电信佛山供电局、蓝云、深圳市网心科技有限公司、北京易安睿龙科技有限公司、北京享宇投资管理有限公司、IBM、H3C、贵州远程启航科技有限公司、北京金融科技有限公司等20多家单位的专家赶到珠海,参与了这次研讨会,并与演讲嘉宾进行了热烈的互动交流。

可用性为主导的科技公司

  • 来自趣链科技的创新平台部经理黄方蕾以“区块链现有共识算法的介绍以及对比分析”为主题,对现有的区块链共识算法进行系统性的介绍和分析,包括三大类的共识算法:证明类共识算法(例如工作量证明机制PoW,股权证明机制PoS,权威证明机制PoA)、投票类共识算法(Paxos/Raft,拜占庭容错类机制BFT)和基于密码学的公式算法(结合PoS和BFT的Algorand)。其中,黄方蕾着重介绍了以太坊的PoS算法Casper,PoA算法Clique,BFT算法的改进方向,以及新型的Algorand算法的创新优化;借助这些新型的共识算法,探讨了如何从经济学原理、密码学原理,算法融合等方面入手,促进共识算法在容错性、可扩展性上的未来发展。

  • 腾讯财付通FiT团队的区块链技术负责人王宗友从区块链共识机制的定义、特征、局限性、未来发展以及共识机制检测建议角度对共识机制进行了剖析。狭义共识机制可以定义为“在有恶意节点时,仍然能保证多点数据一致性的机制”。广义共识机制可以定义为“多方参与的节点,在预设规则下,通过节点间的交互,对数据、行为或流程达成一致的过程称为共识,主要指定义共识过程的算法、协议和规则”。共识机制本质上是为区块链技术服务的,是提高区块链防篡改能力的一个纬度。共识机制在“性能、节点数量、容错性”三个问题上不可兼得,类似CAP原理。最后,王宗友从融合发展和组合发展两个大方向,阐述了共识算法未来的演进趋势。

  • 泛融科技CEO谭宜勇博士概述了区块链基础知识,简要介绍区块链主流共识算法,包括共识算法的数字理论基础,并分析各主流共识算法的优缺点和适用场景。同时,从区块链的应用角度、部署架构以及区块链共识算法在未来的创新方向等方面展开了探讨。最后,谭博士阐述了泛融科技的蜂巢链在边缘计算中对共识算法的应用,介绍了App内容防护、物联网IoT等方面的创新成果。

  • 来自华为2012实验室的曹朝博士做了“区块链共识算法改进思路和测试方法的思考”的演讲。他首先介绍了区块链共识算法性能在理论和具体实现之间的关系;然后针对不同应用场景和区块链部署架构,对实用PBFT算法、高性能PBFT共识算法、基于TEE的高性能可靠共识、Fabric中隐私保护的共识机制、高扩展共识算法等做了深入浅出的讲解,尤其是重点讲解了可信执行环境对区块链应用部署模式的影响和算法挑战。

  • 来自北京博晨的高级技术专家张博,从区块链共识算法改进思路和测试方法两个方面给出了一些思路及建议。提出了区块链共识发展的方向,认为目前单链共识的性能其实可以满足90%以上业务的需求,但长远来看,多链架构的分布式账本实现势在必行,包括同构或者异构区块链的跨链共识是以后的研究方向。除了目前常见的bft共识算法,还可以考虑使用异步bft以及基于公开信道的bft算法来适应一些特殊场景。在测试方法上,博晨提出了通过网络中间件以及交易回放工具对复杂网络、欺诈节点、关联交易、压力等方向进行测试。其中,压力测试的测试场景包括:常规交易、远程处理性能、复杂交易、复杂合约、不同网络时延的压力测试等。

  • 最后,会议由魏凯组长做了总结发言,认为今天的“共识算法改进思路和测试方法”研讨会非常有意义,在各位专家的精彩分享和现场观众的充分互动下,我们对共识算法的未来发展趋势有了更加明确的认识,将进一步紧密跟踪区块链技术和产业的发展,制定可实现、高水平的可信区块链标准,引导区块链行业健康有序发展。

智链科技是一家面向生产实用的科技公司,团队核心人员来自于IBM,百度等大型科技互联网公司及系统安全公司,主要产品是依托于区块链和类区块链,同时融合云计算、物联网、大数据等技术的商业解决方案。

普京集团娱乐网 3可信区块链工作组参会人员大合照

虽然公司是由国内外“联姻”而成,但发展至目前已经具备了众多自主知识产权的技术,其中主打的去中心化数字信息综合开发平台不仅可提供区块链不可篡改的信任机制,还可引入高效撮合引擎,先进的前端技术,底层存储对接大数据分析系统。

2017-12-10 2025Lab
区块链共识机制“杂烩”素材来自:数据中心联盟2017年全体大会“区块链共识算法改进思路和测试方法”主题工作组会议演讲内容。

在区块链底层技术上智链采用了模块化的架构设计,提供多种对接的接口层,这样做可以根据业务模型适配出相对最合适的底层技术结构。

共识机制在去中心化的思想下解决了节点间相互信任的问题,使得区块链能在众多的节点上达到一种较为平衡的状态。区块链解决了在不可信信道上传输可信信息、价值转移的问题,而共识机制解决了区块链如何在分布式场景下达成一致性的问题,奠定了比特币系统的安全性。

“我们认为企业应用区块链有一个巨大的鸿沟是和原有系统以及现有成熟技术体系的融合。所以我们研究了很多公认比较成功的区块链架构,并且在CI/CD、Big
Data方面做了很多工作,就是为了能够帮助企业在业务中快速融入区块链技术特性。例如我们正在技术落地的与中南资本、北大荒合作的善粮味道平台,就根据整个产业链的生产特性而对应开发的一整套‘区块链大农场‘平台基础架构。”董宁说到。

本文将带您快速浏览国内多家知名企业在共识机制方面的研究成果与应用实践,欢迎指教。

多种区块链相关技术商业解决方案

一、趣链

目前国内很多区块链技术公司都是基于以太坊、超级账本的底层技术进行优化,趣链则致力于从底层开始,做自己的区块链。在共识机制方面,趣链对当前主流共识机制算法进行了总结归类与分析,并给出了自己的见解。

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各类共识机制算法在吞吐量、交易实效性、安全性等方面侧重点不同。表现出较大差异。

对于善粮农业的解决方案,智链主要采用了联合共识的共识算法,在善粮农业的整体架构下,共识节点现在主要为产业链内部的授权节点,主要是核心数据上传节点,例如大型农场主、权威第三方检测机构、内部服务器等,各节点在区块链数据上都拥有完整数据同步和读写权限,数据内容按内容授权控制内容访问权限。

1)证明类共识机制算法

主要根据每个节点所占代币的比例和时间,等比例的降低挖矿难度,从而加快找随机数的速度。包括
股权证明机制、权威证明机制(PoA-Clique)等。这类算法特点是“机会均等、难度计算

普京集团娱乐网 5证明类共识机制

  • 其优点为:区块生成时间可以配置、简单、没有资源开销、可有效减少网络的拥塞情况。
  • 但同时,这类算法也存在一定缺点,如:该共识机制要求节点间的强信任,并可能造成分叉

应用案例:未来币

同时由于整个架构都为模块化设计,共识算法未来也可以采用PBFT、POS来解决相应的业务需求,在此之外,还可以嵌入实时计算、大数据处理、认知智能等技术模块,为日后善粮农业的产品升级预留充分的技术空间。

2)投票类的共识机制(Paxos、Raft等)

类似于董事会投票,持币者投出一定数量的节点,代理他们进行验证和记账。

主要包括:经典Paxos、Raft (Paxos更简单的一种实现)算法。

普京集团娱乐网 6投票类的共识机制

以上算法都属于不考虑拜占庭错误的类共识机制算法,其优点包括:有较为成熟的应用、区块大小和生成时间可以配置、没有分叉。主要缺点为:不能防止拜占庭错误、公网可扩展性有一定限制。

为了使得善粮味道平台能够行之有效的进行交易,智链提供高效的交易撮合引擎和撮合完毕后的智能合约。智链的撮合引擎类似于路由器具备的最优线路选择功能,能在日后大量的交易中为挂单双方寻求最优的交易匹配,实现平台交易体验,用户价值最优化,同时在交易后,具备图灵完备的智能合约,保证了交易安全性,链上参与者的利益有效分配。

3)实用拜占庭容错机制

这是一种基于消息传递的一致性算法,算法经过三个阶段达成一致性,这些阶段可能因为失败而重复进行

  • 主要优点为:共识效率高,可满足高频交易量的需求。
  • 缺点:…
  • 缺点:对网络带宽存在一定要求、公网可扩展性有一定限制

应用:央行的数字货币。

普京集团娱乐网 7PBFT类

除了善粮味道,智链还与众多金融机构合作。“在金融系统与区块链技术的融合过程中,我们深入体会到纯区块链技术在业务落地时的巨大阻力,所以我们也提供基于PeerNova底层的分布式加密账本解决方案。特别是像银行这样的传统大型金融机构,本来就是权威的信任中介,所以在技术构建上不强求于防止拜占庭问题,而是要使不同的机构间实现有效合作,从而实现以往技术无法达成的新商业体系。”

4)拜占庭容错机制BFT类(PBFT、Zyzzyva,Aardvark,RBFT)
  • 优点:防止节点作恶、区块大小和生成时间可以配置、没有分叉;
  • 缺点:对网络带宽存在一定要求、公网可扩展性有一定限制

普京集团娱乐网 8拜占庭容错机制BFT

经测试,目前这个区块链平台在5个验证节点的部署情况下支持中低频交易场景可达到千级TPS,也有更高频交易的解决方案,可用性高达99.99%,数据可靠性达99.999%,等同于云计算领先级别可用性,同时拥有图灵完备的智能合约,对于合作伙伴还提供区块链性能监控后台,支持Java/Go/C++/Python等多种语言,便于企业采用自己擅长的语言及开发技术,这点也和智链以可用性为导向的技术思想分不开。

5)密码学共识机制 两类共识机制

在该机制下,节点通过VRF算法选举出一批节点作为committee成员节点,这些节点会通过BFT共识后确认一个最终一致性的结果,最后通过gossip广播将区块分发给所有节点。

VRF函数的特点为:选举结果的不可预知性、选举结果数量多确定性

该类算法

  • 优点包括:没有分叉、防止一定节点作恶、很好的可扩展性(相对于纯粹的BFT,节点规模更大)。
  • 缺点为:缺乏算法的完备性、相对高点延迟

用实践把握未来趋势

二、腾讯 财付通TrustSQL团队

财付通TrustSQL团队专家从区块链共识机制的内涵、特征、局限性与发展前景角度对共识机制进行了剖析。他们认为,

共识机制对本质为一种“在有恶意节点时,仍然能保证多点数据一致性的机制”。

通过对当前多种共识机制算法进行总结,他们将区块链共识机制重新定义为:

多方参与的节点,在预设规则下,通过节点间的交互,对数据、行为或流程达成一致的过程称为共识,主要指定义共识过程的算法、协议和规则。

区块链具有去中心化、安全可靠防篡改的特色,其中,“防篡改”这一效果主要基于三个维度来达成(以前都是两个维度防护)。

  • 1)基于密码学实现防护、
  • 2)基于共识机制实现防护(有恶意节点时多点数据一致性)、
  • 3)基于计算能力(POW来实现防篡改) 实现防护。

因此,共识机制也可理解为一种区块链防篡改技术服务

普京集团娱乐网 9“防篡改”这一效果主要基于三个维度来达成

从某种层面上来看,共识机制与智能合约存在类似的地方。对此,腾讯区块链专家概括为:

广义上的共识机制包含合约的逻辑,狭义上的共识机制不包含智能合约

目前,由于受到性能、节点数量、容错性三者的相互制约关系影响,共识机制的发展存在较多局限性。

普京集团娱乐网 10共识机制发展的局限性:CAP

针对区块链共识机制后期发展,财付通TrustSQL团队专家也给出了两点构想。

1)融合发展:(对共识机制内的改进)

  • a、先记录数据再解决争议的一致性算法
  • b、基于算力、股权等博弈的绝对一致性算法

2)组合发展:

  • a、分级组合,2级=100+100*100
  • b、分特性组合,多节点,高容错性算法+高性能算法=多节点、高容错性、局部高性能

谈到关于区块链行业的趋势,董宁说到:“区块链说到底只是一种技术,我们必须基于它的技术特性去匹配所能解决的业务场景、业务问题和业务痛点,我们认为一切不以应用为目的的技术都是耍流氓。

三、北京泛融科技

北京泛融科技有限公司是一家企业级区块链应用云服务商。在共识机制方面也有一定的技术积累和应用实践成果。针对目前主流共识机制算法原理、特点和性能表现,泛融科技也给出了自己的总结分析结果:

普京集团娱乐网 11总结分析

基于区块链领域技术积累,泛融科技也推出了多项企业级区块链应用解决方案。

目前很多人认为区块链对于金融领域是最好的落地场景,它可能会重构金融行业的底层架构,但是金融行业是强监管行业,试错成本高昂,尤其是银行体系,对于IT系统的最核心的要求就是安全和稳定,因此新技术在金融领域的落地一定会缓于非金融领域,但这并不妨碍金融领域的一些外围系统或是场外交易去做尝试。

1)蜂巢链

蜂巢链是基于区块链的企业级云服务平台,为客户搭建私有区块链环境,帮助IDC实现区块链云服务,提供区块链的行业解决方案。

普京集团娱乐网 12泛融科技

  • 蜂巢链

对于非金融领域,区块链的应用相对要广泛很多,区块链技术能够提供机器学习、大数据分析需要的标准化且不可篡改的数据源,同时,作为共享账本,区块链还能打通不同主体的数据孤岛,整合产业链数据,鉴于这些核心优势,在相关法规限制相对较低的领域,例如供应链溯源、物联网、共享经济和IP信息公证等,可能会出现杀手级应用。”

2)基于区块链的DNS防劫持方案

泛融科技认为区块链技术将会成为金融行业的未来,但区块链绝不只是金融,比互联网金融更重要的是互联网安全。保护个人、企业及组织的最隐私、最敏感的信息将成为价值互联网最基础的工作。区块成链和共识算法能保护数据无法篡改,数据私钥加密,确保数据不被泄露,数据不会丢失。应用场景可以是DNS防劫持,记录防篡改
,IoT设备信息防护等。

其中,基于区块链的DNS防劫持方案,会将DNS数据入链,并从App端进行校验,同Local
Dns完美结合,弥补Http
DNS的缺陷,同时,还能利用区块链的共识机制解决个人用户路由器上的DNS安全问题。在Http劫持方面,目前并没有很好的解决方案,只能基于区块链的同步以及校验机制来确保全网Http内容的一致性,从而彻底消除运营商Http劫持的问题。

普京集团娱乐网 13App内容防护服务普京集团娱乐网 14IoT内容分发服务

提到融资,董宁表示智链目前暂无计划,不过未来会考虑在行业解决方案的基础上,从商业模式创新和技术延展性上进行规模突破,同时,智链欢迎区块链研发达人和有行业资源的业务拓展人员加盟或合作。

四、华为 2012实验室

华为2012实验室区块链技术专家给出了一个区块链系统架构。

普京集团娱乐网 15华为

  • 区块链系统架构

在共识机制方面,华为同样对PBFT算法、高性能PBFT共识算法、基于TEE的高性能可靠共识、Fabric中隐私保护的共识机制、高扩展共识算法进行了深入研究。此外,华为2012实验室还特别对FLIC
公平高性能共识进行了分析。

普京集团娱乐网 16FLIC
公平高性能共识

FLIC
公平高性能共识具备三大特点,有趣的是,这三大特点首字母可组成法文中“警察”一词,也刚好体现了其监督、防篡改的主要功能。

华为目前使用的是BFT容错的共识算法。其平台用的是Fabric1.0,算法基于Fabric算法做了一些优化。

本文为渡鸦原创专访,转载请联系后台授权。

五、北京博晨技术有限公司

北京博晨技术有限公司专注于区块链底层技术的研发,推出了完全自研的联盟链平台,主要面向金融用户提供区块链服务。

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在区块链共识算法改进和测试方法上,博晨给出了一些思路及建议。

博晨当前的测试方法主要有:

  • 复杂网络测试、
  • 欺诈节点测试、
  • 关联交易测试、
  • 压力测试等。

其中压力测试的测试场景包括:常规、远程处理性能、复杂交易、复杂合约、不同网络时延的压力测试等。

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