以太坊共識(shí)算法是什么？ETH使用的共識(shí)協(xié)議介紹
以太坊共識(shí)算法是什么？
以太坊中設(shè)計(jì)了一套基于POW的Ethash共識(shí)算法。以太坊中共識(shí)設(shè)計(jì)的主要思想是設(shè)計(jì)一大一小的2個(gè)數(shù)據(jù)集，初始大小是：?。?6M的cache 大：1G的dataset(DAG)
設(shè)計(jì)一大一小的目的是：大的數(shù)據(jù)集是小的cahce通過(guò)計(jì)算生成的，礦工為了能更快的挖礦只能保存大的dataset，以免重復(fù)計(jì)算耽誤時(shí)間，而輕節(jié)點(diǎn)只需保存保存小的cache即可驗(yàn)證。
大小數(shù)據(jù)集的生成原理
1.小cache：
初始大小為16M，容量大小以后每30000個(gè)區(qū)塊會(huì)更改一次。
通過(guò)Seed種子進(jìn)行一些運(yùn)算得到第一個(gè)數(shù)，之后在小cache中的每個(gè)數(shù)都是前一個(gè)數(shù)取哈希后得到的，一般輕節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)此小cache。
2.大DAG：
大的數(shù)據(jù)集中的元素都是通過(guò)小的cahe計(jì)算得到的，小cache中通過(guò)偽隨機(jī)順序先得到一個(gè)位置的元素A的值，再通過(guò)A計(jì)算哈希得到B位置的值，循環(huán)迭代256次后得到了大數(shù)據(jù)集中的第一個(gè)元素，依次類推直到得到全部的DAG元素。
3.挖礦過(guò)程
在以太坊中挖礦成功的條件跟比特幣一樣，找到一個(gè)nonce值，需要滿足H(header) <= target.
嘗試一個(gè)隨機(jī)數(shù)nonce時(shí)，在大的DAG中，通過(guò)header及nonce計(jì)算出一個(gè)初始的哈希值映射到初始位置A，然后讀取A位置元素和A的相鄰后一個(gè)位置A'的元素，再通過(guò)(A和A')計(jì)算出位置(B和B')，依次類推，迭代64次后，一共讀取出128個(gè)數(shù)，最后計(jì)算這128個(gè)數(shù)的哈希值與目標(biāo)值target比較，若滿足<=target，則挖礦成功;否則重新嘗試nonce。如下圖所示：
整體的挖礦過(guò)程如下圖所示：
4.驗(yàn)證過(guò)程
驗(yàn)證過(guò)程跟比特幣類似，給定一個(gè)nonce值，只需驗(yàn)證一次即可。
驗(yàn)證過(guò)程跟挖礦過(guò)程類似，對(duì)于全節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在內(nèi)存中保存了大的DAG，只需循環(huán)計(jì)算64次后得到最后的哈希值與目標(biāo)值比較即可;對(duì)于輕節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，首先通過(guò)小的cache計(jì)算出大的DAG后再計(jì)算，后面過(guò)程跟全節(jié)點(diǎn)一樣了。
ETH使用的共識(shí)協(xié)議介紹
以太坊共識(shí)機(jī)制共有四個(gè)階段，即Frontier(前沿)、Homestead(家園)、Metropolis(大都會(huì))、Serenity(寧?kù)o)。以太坊前三個(gè)階段采用的是POW共識(shí)機(jī)。第四個(gè)階段將采用自己創(chuàng)建的POS機(jī)制，名為Casper投注共識(shí)，這種機(jī)制增加了懲罰機(jī)制，并基于POS的思想在記賬節(jié)點(diǎn)中選取驗(yàn)證人。
POW即工作量證明，是比特幣系統(tǒng)中采用的共識(shí)機(jī)制。(本文主要講解以太坊的共識(shí)機(jī)制)
談起Casper投注共識(shí)，要先說(shuō)POS。POS即權(quán)益證明，主要特點(diǎn)以權(quán)益證明代替工作量證明，由具有最高權(quán)益的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)新塊加入和獲得激勵(lì)收益。POS共識(shí)是為解決POW共識(shí)機(jī)制的資源浪費(fèi)和安全性缺陷而提出的替代方案。它的本質(zhì)是采用權(quán)益證明來(lái)代替POW中的基于哈希算力的工作量證明，是由系統(tǒng)中具有最高權(quán)益而非最高算力的節(jié)點(diǎn)獲得區(qū)塊記賬權(quán)。權(quán)益體現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)對(duì)特定數(shù)量貨幣的所有權(quán)，稱為幣齡或幣天數(shù)(Coindays)。
幣齡是特定數(shù)量的幣與其最后一次交易的時(shí)間長(zhǎng)度的乘積，每次交易都將會(huì)消耗掉特定數(shù)量的幣齡。例如某人在一筆交易中收到10個(gè)幣后并持有10天，則獲得100幣齡;而后其花掉5個(gè)幣后則消耗掉50幣齡，顯然采用POS共識(shí)機(jī)制的系統(tǒng)在特定時(shí)間點(diǎn)上的幣齡總數(shù)是有限的，長(zhǎng)期持幣者更傾向于擁有更多幣齡，因此幣齡可視為其在POS系統(tǒng)中的權(quán)益。
投注共識(shí)是以太坊下一代的共識(shí)機(jī)制Casper(鬼馬小精靈)引入的一個(gè)全新概念，屬于POS。Casper的共識(shí)是按區(qū)塊達(dá)成的，而不像POS那樣按鏈達(dá)成。
為了防止驗(yàn)證人在不同的世界中提供不同的投注，還有一個(gè)簡(jiǎn)單嚴(yán)格的條款：如果你兩次的投注序號(hào)一樣，或者說(shuō)你提交了一個(gè)無(wú)法讓Casper依照合約處理的投注，你將失去所有保證金。從這一點(diǎn)可以看出，Casper與傳統(tǒng)的POS不同的是，Casper有懲罰機(jī)制，這樣非法節(jié)點(diǎn)通過(guò)惡意攻擊網(wǎng)絡(luò)不僅得不到交易費(fèi)，而且還面臨著保證金被沒(méi)收的風(fēng)險(xiǎn)。
Casper協(xié)議下的驗(yàn)證人需要完成出塊和投注兩個(gè)活動(dòng)。具體如下：
出塊是一個(gè)獨(dú)立于其他所有時(shí)間而發(fā)生的過(guò)程，驗(yàn)證人收集交易，當(dāng)輪到他們的出塊時(shí)間時(shí)，他們就制造一個(gè)區(qū)塊，并簽名，然后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。投注的過(guò)程更為復(fù)雜一些，目前Casper默認(rèn)的驗(yàn)證人策略被設(shè)計(jì)為模仿傳統(tǒng)的拜占庭容錯(cuò)共識(shí)：觀察其他的驗(yàn)證人如何投注，取33%處的值，向0或1進(jìn)一步移動(dòng)。
而客戶端確認(rèn)當(dāng)前狀態(tài)的過(guò)程是這樣的：一開(kāi)始先下載所有的區(qū)塊和投注，然后用上面的算法來(lái)形成自己的意見(jiàn)，但是不公布意見(jiàn);它只是簡(jiǎn)單地按順序在每個(gè)高度進(jìn)行觀察，如果一個(gè)區(qū)塊的概率高于0.5就處理它，否則就跳過(guò)它。在處理所有的區(qū)塊之后，所得到的狀態(tài)就可以顯示為區(qū)塊鏈的當(dāng)前狀態(tài)”。
總之，ethash基本思路和比特幣的pow類似，都是不斷隨機(jī)nonce得到的值與難度進(jìn)行比較，滿足條件則挖礦成功，否則繼續(xù)嘗試。與比特幣比拼cpu算力不同的是，ethash通過(guò)生成一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)集，通過(guò)限制內(nèi)存來(lái)防止具備強(qiáng)大算力的ASIC礦機(jī)壟斷，增強(qiáng)了去中心化能力。
以上就是以太坊共識(shí)算法是什么？ETH使用的共識(shí)協(xié)議介紹的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于以太坊共識(shí)算法知識(shí)分享的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
你可能感興趣的文章
-
OK鏈安全可靠嗎？怎么樣？如何為OK鏈代幣添加流動(dòng)性并定價(jià)？
OK鏈?zhǔn)且粋€(gè)旨在實(shí)現(xiàn)高性能、低成本和跨鏈互操作的Layer1區(qū)塊鏈，致力于構(gòu)建一個(gè)開(kāi)放、互操作的Web3生態(tài)系統(tǒng),OK鏈的核心業(yè)務(wù)是提供鏈上數(shù)據(jù)分析、合規(guī)工具和區(qū)塊鏈瀏覽器,那…
2025-10-07 -
如何參與Reagent空投？免費(fèi)領(lǐng)取Reagent空投代幣步驟教程
Regent是一款5v5第一人稱射擊游戲，專注于Web3環(huán)境中激烈的團(tuán)隊(duì)?wèi)?zhàn)斗,Reagent空投為加密貨幣愛(ài)好者和競(jìng)技游戲玩家提供了25,000美元的獎(jiǎng)金池,那么，如何參與Reagent空投？下…
2025-10-04 -
以太坊網(wǎng)絡(luò)上的 gas 費(fèi)是多少？如何降低與計(jì)算 gas 費(fèi)？一文介紹
以太坊的 Gas 費(fèi)是用戶在進(jìn)行鏈上交易和調(diào)用智能合約時(shí)支付的計(jì)算和存儲(chǔ)成本，它既反映了網(wǎng)絡(luò)的資源使用情況，也決定了交易能否順利執(zhí)行,Gas 的價(jià)格由基礎(chǔ)費(fèi)用和優(yōu)先費(fèi)組成…
2025-09-30 -
什么是加密貨幣交易費(fèi)用？加密貨幣轉(zhuǎn)賬交易費(fèi)最低的五個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)盤(pán)點(diǎn)
對(duì)于當(dāng)今的加密貨幣投資者來(lái)說(shuō)，了解哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)的加密貨幣轉(zhuǎn)賬手續(xù)費(fèi)最低至關(guān)重要,手續(xù)費(fèi)是直接影響加密貨幣轉(zhuǎn)賬成本的因素之一,許多投資者傾向于使用手續(xù)費(fèi)最低的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)…
2025-09-30 -
Solana鏈上如何發(fā)幣？基于Solana的最全一鍵發(fā)幣教程
隨著SOL代幣價(jià)格的不斷上漲，Solana生態(tài)再度成為熱點(diǎn),那么，Solana鏈上如何發(fā)幣？下文將為大家詳解基于Solana的最全一鍵發(fā)幣教程…
2025-09-30 -
如何克隆代幣？教你用PandaTool克隆Solana代幣完整指南
代幣克隆指的是創(chuàng)建一個(gè)與目標(biāo)代幣一模一樣的代幣，正常我們創(chuàng)建Solana代幣，需要手動(dòng)輸入代幣的名稱、數(shù)量、頭像等，比較麻煩一點(diǎn),如果你想復(fù)制一個(gè)別人的幣，通過(guò)克隆工…
2025-09-30 -
Hyperliquid (HYPE) 現(xiàn)貨 ETF 是什么？何時(shí)推出？風(fēng)險(xiǎn)、投資介紹
Hyperliquid在 DeFi 領(lǐng)域的崛起現(xiàn)正邁向華爾街的策略,Bitwise 已向美國(guó) SEC 提交 S-1 文檔，旨在推出首檔現(xiàn)貨 Hyperliquid (HYPE) ETF，該基金將直接持有 HYPE 代幣，并允…
2025-09-30 -
代幣銷毀 VS 重新分配：誰(shuí)是更健康的選擇？一文詳解
當(dāng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值直接影響系統(tǒng)安全性時(shí)，重新分配比銷毀更能維持系統(tǒng)健康并保障機(jī)制合理性,本文小編給大家分析了代幣銷毀和重新分配，誰(shuí)是更健康的選擇,需要的朋友可以參考下…
2025-09-30 -
什么是 NEAR 協(xié)議？Nightshade 分片、AI 融合與區(qū)塊鏈擴(kuò)展深度解析
NEAR 協(xié)議是一條第三代的權(quán)益證明（Proof-of-Stake）區(qū)塊鏈，專門(mén)為了解決早期公鏈的擴(kuò)展性瓶頸而誕生,它采用了名為 Nightshade 的獨(dú)特分片技術(shù)，能同時(shí)在多條平行鏈上處理…
2025-09-30 -
TON鏈一鍵發(fā)幣手把手教程（全網(wǎng)最詳細(xì)TON發(fā)幣教程）
TON全稱為T(mén)he Open Network，是一條為數(shù)十億用戶設(shè)計(jì)的去中心化的第一層公鏈，具有可擴(kuò)展性和可分片性能,在TON爆發(fā)式增長(zhǎng)的背景下，越來(lái)越多的用戶開(kāi)始尋求在TON鏈上發(fā)幣的…
2025-09-30
