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区块链研究实验室 | PoS区块链使用VDFs时间锁

PoW工作证明是在区块链网络上形成共识的最常见方法。不幸的是,PoW具有不可忽略的能源损耗,同时研究人员一直在寻求可替代的共识机制。

PoW工作证明是在区块链网络上形成共识的最常见方法。不幸的是,PoW具有不可忽略的能源损耗,同时研究人员一直在寻求可替代的共识机制。每种技术都旨在提高相同级别的安全性,同时降低能源需求。有许多替代的方案,例如股权证明(PoS)通常被认为是平衡权力下放,安全性和效率的最佳协议。

在PoS系统中,验证节点将新产生区块加入链中。要成为验证人,必须在系统抵押一定额度的代币。在成为验证人期间,如果您被其他验证人视为行为不端,则系统会有一定的惩罚,削减抵押的代币金额。网络上的任何节点都可以是验证者,但只有一定数量的正式验证者,同时这些验证者是随机选择的。

分布式随机性是一个比听起来更难解决的问题。以前的系统模型要求每个节点都要提交一个随机数,在所有网络参与者提交他们的数字后,所有随机数都被连接并哈希,最后该哈希函数的输出是最终的随机数。

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仔细研究后,很明显最后一个提交数字的人可以恶意地操纵最终输出。如图1所示:随机数生成方,因为Walker是最后一个提交数字的人,他可以预先计算各种哈希值并选择一个数字来操作输出。但是,如果哈希函数花费的时间比最后一个参与者必须提交的时间长,则无法及时评估哈希值,这就是VDF发挥作用的地方。

可验证的延迟函数(VDF)是一个强制时间延迟的数学序列函数。然后可以生成一个证明来验证这个时间延迟确实发生了。通过用VDF替换上面的随机数生成方案(图1)中的哈希,可以强制时间延迟,这将不允许Walker过早地评估输出。这解决了恶意行为者的问题,并使数字真正随机。

网上有很多资源解释VFD是如何工作的。为了进一步了解,让我拿食物来做类比解释。

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一个苹果进入VDF烤箱。一段时间后,苹果派就会被烘烤出来。然后将苹果派进行切分(这是证据)。任何人都可以将苹果派切分并确认那些苹果就是苹果派。由于制作苹果派需要时间,并且VDF也需要时间来运行,你现在已经证明有人花了一些时间来制作苹果派。VDF的一个最重要的方面是它们是顺序函数;你不能并行运行并以最短时间获得苹果派。就像购买更多的烤箱也不会更快的获得苹果派。

这让我想到了一个要点:虽然PoS可以非常安全,但它并不像PoW区块链那样以时间锁定。在PoW中,存在一个难度参系数,它根据网络上的哈希功率动态而变化。这种机制使区块时间保持不变,同时固有地创建了一个时间锁定的链接列表。网络上的新节点知道将最长的链视为真实链。在一个PoS区块链中,只要拥有51%的抵押权力就可以生成一个新的链,这个链可能在几个小时内比真实链更长。如果发生这种情况,新节点将无法确定网络状态。

而不是像PoW中那样使用算力作为对抗区块的资源,使用VDF来对抗区块。要对PoS区块链进行时间锁定,您只需通过一个vdf运行已验证块的哈希,并将难度调整到您想要的任何区块时间。为了使此系统正常工作,您只需要一个诚实的节点在线托管VDF。但是理想情况下,您需要运行冗余VDF以确保永远不会低于1一个VDF。

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这为PoS安全性增加了另一层; 对于历史重写,攻击者现在需要掌握:

  1. 51%的抵押能力。

  2. 一个VDF比当前VDF快N倍。

  3. 时间T = B *(Tk / N); B是块高度,Tk是旧VDF执行时间。

是否需要额外安全层的必要性仍有待观察,因为在POS系统中发生51%攻击的可能性极不可能。然而,VDF在分布式系统中的价值和应用还没有实现。在未来几年,VDF将彻底改变区块链空间,使其更高效、更实用,最重要的是:绿色,不耗能源。

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