Algorand丨圖靈獎得主Micali演算法創新,解決“不可能三角”難題

買賣虛擬貨幣

2017年12月BTC/" target="_blank"">比特幣創出19,875美元新高後一路走低,2018一個回撥年,熊市凡事都艱難,可實力團隊還是香噴噴。今年大熱專案Algorand就在二月份風險融資了400萬美元,投資方為矽谷知名風投Pillar和聯合廣場USV。為何被追捧?牛掰的密碼學家加上共識演算法的創新。

Algorand專案的創始人是麻省理工學院MIT教授希爾維奧·米卡利Silvio Micali,因在密碼學和複雜理論領域的貢獻獲得2012年圖靈獎(號稱“計算機界的諾貝爾獎”)。

Silvio Micali於1954年義大利出生,1978年獲得羅馬Sapienza大學數學本科學位,1982年在加州大學伯克利分校獲得數學博士學位。職業生涯比較簡單,1982-1983年在多倫多大學任博士後研究員,1983年7月加入麻省理工學院任教至今。但所做貢獻和所獲榮譽卻不簡單,1993年與團隊一同獲得哥德爾理論電腦科學獎,2003年獲得美國藝術與科學院院士,2004年獲得密碼學獎,2007年獲得美國國家科學院和國家工程院雙院士,同期成為國際密碼學研究協會IACR研究員,2012年獲得圖靈獎以及加州大學伯克利分校電腦科學與工程傑出校友獎。

Silvio Micali從事的工作是研究密碼學的數學基礎,進而推動計算理論。Micali與Goldwasser(長期合作者,圖靈獎的共同獲獎者)合作建立的數學結構,包括隱私概念,偽隨機性,互動式證據,零知識證明等等。(PS:零知識證明的共識機制已被隱私幣和大零幣採用。)

最近幾年,Micalii將注意力轉到博弈論,致力於開發更強大的機制,思考設計共謀和隱私。 這次Algorand區塊鏈專案就是對這方面研究的實踐。

Micali提出了新的共識演算法BA★,希望能解決“去中心化”、“可擴充套件性”和“安全性”這三者無法同時滿足的難題,號稱解決“不可能三角”問題。這個新演算法,是基於實用拜占庭協議PBFT的改進,特別強調區塊打包者的隨機產生,引入“可驗證隨機函式VRF”。

可驗證隨機函式VRF,相當於一個抽籤演算法,改變區塊打包的方式,不再需要透過礦工算力競爭。隨機抽取節點打包,中獎結果和區塊同時全網廣播,導致作惡節點無法提前發起攻擊,篡改交易記錄。

每個節點會在本地計算機上執行一個抽籤程式,中獎的概率跟所持代幣數量成正比,跟賬戶數量無關,代幣不需要抵押和鎖定。

備選節點會得到一個憑證,憑證和區塊會一起廣播出去,其他節點使用該節點的一次性公鑰加上憑證可以算出隨機數,隨機數最小者則為中獎節點。抽籤演算法計算量很小,毫秒級別廣播,基本不存在延時,中獎節點不存在被賄賂的情況,保證安全性。這裡,區塊打包節點稱為領導者。

同理,網路中隨機選取“驗證者”,採用三分之二節點有效簽名的規則,一輪輪驗證訊息直至確認區塊。整個過程大概是,在收到備選領導節點生產的區塊後,驗證節點第一步驗證備選區塊,第二步收集驗證結果,第三步進行0/1投票(即二元拜占庭協議),最後完成區塊簽名生效。這幾個步驟,每次驗證者都不一樣,驗證者只進行一次性工作,這樣能有效防止驗證權力集中在某些節點手中,避免作惡者腐化這些節點來攻擊區塊鏈。

從上述可知,Algorand的區塊產生機制,採用的是DPOS和BFT相結合,節點分類,分層共識的方式。 Micali證明了BA★滿足拜占庭協議的要求:

  1. (共識性)最後一批誠實“驗證者”輸出的區塊是相同的;
  2. (一致性)如果一開始“驗證者”收到的備選區塊都是v,那麼最終輸出也是v。

而Algorand被設計的目標是滿足如下的要求:

1.能耗低,不管系統有多少使用者,大約每1500名使用者中只有1名會被系統抽中執行長達幾秒的計算。
2.民主化,不會出現類似比特幣系統的“礦工”群體。
3.出現分叉的概率極低,無需等待六個區塊確認交易。
4.可拓展性好。

當然,Algorand並非完美無瑕,Micali設計經濟模型時沒有引入激勵機制,甚至表示不需要代幣。對此很多質疑聲,沒有代幣獎勵怎麼吸引更多使用者參與?節點使用者打包區塊的動力何在?Micali教授面對質疑聲在9月杭州見面會上回復,後續將提出新的設計思路。同時,他也曾表示過“激勵機制是最難的”,他的解釋是:當系統加入激勵機制,人們就會嘗試利用激勵機制賺錢,會想出各種意想不到的方法鑽空子。中本聰肯定不會想到POW會導致出現規模化的挖礦產業。

目前,專案還屬於論文階段,沒有實際的程式碼和具體的開發進展。但是依據Micali的描繪,我們似乎看到了未來一個去中心化、不可篡改、無法遮蔽的公共賬本,一個民主化、可進化、運轉高效的網路基礎設施。對未來已來的新技術,既期待又興奮,眼前的熊市遮擋不住未來的美好。

免責聲明:

  1. 本文版權歸原作者所有,僅代表作者本人觀點,不代表鏈報觀點或立場。
  2. 如發現文章、圖片等侵權行爲,侵權責任將由作者本人承擔。
  3. 鏈報僅提供相關項目信息,不構成任何投資建議

推荐阅读

;