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          潘超:摩根大通背后的清算體系與區塊鏈網絡

          潘超:摩根大通背后的清算體系與區塊鏈網絡  Quorum 既沒有采用PoW也沒有采用PoS,因為PoW和PoS都屬于Nakamoto Consensus,任何人都可以隨時加入和退出節點,這種共識機制通過節點之間某種公平的“投票”選擇記賬人。由于節點沒有身份,可以自由地創造,相互不信任,因此投票資源必須是稀缺的。在PoW機制下,缺資源是物理算力,而在PoS下,這種資源是經濟權益。無需準入帶來了去中心化的制衡,但節點之間的“競爭”記賬不可避免地犧牲了速度與效率。

            而且對于一個聯盟鏈或者私有平臺、金融機構來說,是不允許任何人都可以到公鏈作為一個節點來記賬的,所以 Quorum 不會使用 Nakamoto Consensus 全局共識機制。

            為了解決這些問題,Quorum 嘗試采用高性能的容錯分布式系統 Byzantine Fault Tolerant (BFT),如 PoA 和 IBFT; 和容故障分布式系統 Crash Fault Tolerant (CFT),如 RAFT。

            PoA 的全稱是Proof of Authority (權威證明)。PoA 基于一組有身份的節點,輪流進行記賬。換句話說,每個節點在用自己的 身份和權威作為擔保。

          潘超:摩根大通背后的清算體系與區塊鏈網絡  每個區塊只要一個簽名確認就可以,因為只有這幾個節點,不需要與其他節點產生時間競爭,和中心化服務器的效率不相上下??赡軙a生一個節點權力太大的問題,為了解決這樣的單個節點權力過大的問題,每個節點必須間隔記賬。比如說這邊有四個節點,必須在間隔兩個節點之后,才能進行下一次記賬,這個方式就是去限制單個節點的權利。Quorum最初使用的是 PoA,后來因為最終性(可以進行分叉)而不再使用PoA。摩根大通每天處理6萬億美金,如果進行了分叉,參考比特幣現金的分叉對整個系統的影響,大家就能理解摩根大通為什么不允許分叉的產生了,因為這會導致很多交易無效。

            相對而言,Quorum支持的另外兩種共識機制RAFT和IBFT都是抗分叉的。RAFT 其實是一種已經廣為使用的傳統分布式一致性協議,應用在包括 Kubernetes, Docker Swarm等容器集群管理系統。RAFT 對于容故障、可信節點,需要更快出塊時間和最終性的封閉聯盟非常有效。 與以太坊相比,RAFT 也有自己的節點。相對于以太坊任何節點都可以出塊, RAFT 的節點分為 Leader 、Follower 以及暫時的 Candidate。Leader 是負責生產區塊的唯一節點,Follower 監聽 Leader 的“心跳”,并收取 Leader 傳遞過來的區塊。接受心跳的目的是為了抗系統故障,如果 Follower 在其周期內沒有收到 Leader 發來的心跳,新的節點作為 Leader 繼續出塊。

          潘超:摩根大通背后的清算體系與區塊鏈網絡  當新的交易產生后, Leader并不會馬上記錄到鏈上,而是等收到所有 Follower的確認回執后,記錄并廣播一個執行的消息,之后所有收到執行消息的 Follower才會將區塊記錄在本地的鏈上,避免分叉,確保最終性。RAFT 機制下的默認出塊時間間隔是 50 ms,而且只有在有交易發生時才會出塊, 大大節省了儲存空間。但 RAFT 機制也有不足之處,要使其得以運轉的前提是全部節點是誠實的。 RAFT雖然可以容單點故障,但是不具備容錯,無法防止節點作惡和篡改歷史數據。

            如何防止節點作惡同時又能保證效率和最終性呢?Quorum 支持了伊斯坦布爾拜占庭容錯機制。

          潘超:摩根大通背后的清算體系與區塊鏈網絡  與 RAFT完全相信 Leader 不同,IBFT 的前提是包容 1/3 不誠實節點,通過驗證者多輪投票,達到彼此一致后出塊。由于在每個區塊高度只有一個節點負責出塊,不會有分叉的風險。 賬本不可改,試圖修改歷史紀錄需要獲取所有備份節點和主節點的私鑰。與 PoW 相比,IBFT 沒有競爭機制,出塊速度更快。不過,IBFT 的劣勢也很明顯,多個驗證階段的結構下讓消息數量與節點數量成指數級增長,因此 IBFT 的節點數不能太多,通常用作企業級和政府的網絡。

            摩根幣到底使用的是哪一種共識機制呢?雖然摩根大通對 Quorum 網絡的信息十分公開, 但是并沒有公布關于摩根幣的共識機制。

            從上文推斷來看,摩根幣不會選擇PoA機制,因為沒法實現最終性,那么只會在IBFT的跟RAFT中進行一個選擇。如果所有的節點都是摩根大通信任的伙伴,那么RAFT是不二的選擇;如果只是信任部分成員銀行,IBFT則是可行的試點。

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