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号称EOS超级竞争对手的ZIL,究竟有多大魔力?

2018-07-11 作者: 浏览: 55 views 我要评论 字号:

摘要: ZIL 撰稿时单价0.55元 撰稿时市值约为36.3亿人民币 一、背景 2015年分片技术被新加坡国立大学师生Prateek Saxena和Loi Luu提出来,并在国际顶尖安全会议CCS上发表了关于分片的论文(题目为A Secure Sharding P...

ZIL 撰稿时单价0.55元

撰稿时市值约为36.3亿人民币

一、背景

2015年分片技术被新加坡国立大学师生Prateek Saxena和Loi Luu提出来,并在国际顶尖安全会议CCS上发表了关于分片的论文(题目为A Secure Sharding Protocol For Open Blockchains,即公有区块链的安全分片协议),这是区块链领域首次有人提出分片的概念。

两年后,分片技术逐渐开始成熟,董心书、贾瑶琪和公司其他同事一起组建了Zilliqa公司,董心书担任首席执行官和贾瑶琪担任技术总监,而Prateek Saxena和Loi Luu则在ZIL担任项目顾问。

其中CEO董心书是华东师范大学计算机科学与软件管理学院08届毕业生,新加坡国立大学博士,在成立Zilliqa项目之前,是新加坡高等研究院ADSC的研究员。

技术总监贾瑶琪则是华中科技大学计算机专业08届毕业生,他是区块链和信息安全技术领域的专家,新加坡国立大学博士,成立 Zilliqa 之前,他曾分别担任国大和 Anquan Capital 公司的研究员。

二、定位

我们知道以太坊作为第一代智能合约平台吸引了众多的开发者来开发DAPP,但随着越来越多的开发者的加入,以太坊网络变得异常拥挤起来。

Zilliqa的目标是通过运用分片技术提供一个高性能高吞吐量的应用程序运行平台,在Zilliqa中网络吞吐量随着网络节点的增多而增长,采用改进后的拜占庭容错机制在网络安全性和高性能之间寻找一个平衡点。

三、分片技术

什么是分片技术?分片技术是把整个网络分割成若干个小规模的,具备并行处理能力的子网络(又称分片)。打一个比方,以我们在超市排队买单为例子,如果超市只有一个结算点,那么只有前面的人结完账才能轮到后面的人。

这样不管大家买东西的速度多快,整体上的效率都不会很高。但是如果超市增加到了10个结算点,同时为顾客结算,这样效率相当于提高了十倍。因此,分片技术可以说是把节点进行并行处理的统一分配机制。

Zilliqa的分片含多个层面,包括网络分片、交易分片和计算分片(network sharding, transaction sharding, and computational sharding)。其中最重要的是网络分片,因为其他分片机制都建立在网络分片之上。

网络分片是一种将Zilliqa网络划分成一系列包含更少节点的群组的机制,这样的每个群组被称为分片(shard)。比如说,当一个网络由1000个节点构成时,我们可以将此网络划分为10个、每个分片由100个节点组成。

在上述的例子中,如果每个分片每秒能处理10个不同交易,则所有分片每秒可一并处理100个交易。由于分片架构能平行地处理交易,因此Zilliqa的吞吐量可随着网络规模增加而线性增长。

Zilliqa如何解决节点作恶问题

目前防止节点进行恶意攻击一般有两种方式:1、通过要求节点存入相当多的金钱(或代币)作为抵押,2、要求他们执行一些计算密集型任务(也被称为工作量证明,即PoW)。

Zilliqa使用的是PoW。每个希望加入Zilliqa网络的新节点都必须先执行PoW,网络中的现有节点验证新节点的PoW并授权其加入网络。PoW相当于Zilliqa网络的入场券,只有拥有有效入场券的节点才能加入网络。PoW使任何真实世界的个体难以操纵很多个节点。

四、分片的创建方式

上面说到了分片的原理,可是哪一个节点进入哪个分片呢?这个问题的解决方案必须是公平公正且不能被任何人操纵的。

Zilliqa首先会基于POW选举出一组目录服务委员会(directory service committee,简称DS委员会)的专门节点,并定期移出一名DS委员会老成员、增加一名新成员,这一特定间隔被称为DS周期(DS-epoch)。

在此过程中,Zilliqa使用先进先出策略,新进入委员会的节点是最快解决PoW的节点,因此任何时候DS委员会的大小都是固定的。

DS委员会一旦当选,便启动分片程序,网络中的所有其他节点立即执行另一个PoW,其PoW由DS委员会验证,每个节点根据提交情况和随机性,被分配到特定的分片。PoW提交的最后几位二进制数字决定了节点将被分配到哪个分片。

五、分片的大小

分片的大小是指分片内节点的数目,选择合适的分片大小对系统的安全至关重要。Zilliqa 团队经过研究分析后得出下列结论。

下图显示的是不同分片大小中至少三分之一的成员是恶意的概率。请注意,如果分片大小为100时,此概率大约为0.04。由于大家都希望拥有绝对多数的好的节点(用于之后的共识),100作为分片大小显然是不安全的。

但是随着分片大小的增加,这一概率不断降低。从600个节点开始,概率降至百万分之一。出于这个原因,Zilliqa认为最小分片大小为600。

六、共识机制

分片技术应用在区块链中,却需要做很多的改进。虽然分片的优势是在于可以让多个分片进行并行的计算处理,但如何让不同分片对新的交易快速的达成一致,并形成共识产生下一个新区块,这就是共识的问题了。

Zilliqa 采用PoW(Proof of Work,工作量证明)和PBFT相结合的共识机制。而PBTF共识里最重要的一点就是,它默认所有节点中有三分一的节点是不正常的(恶意节点)。如果不正常节点超过三分之一,共识就永远无法达成。

在第一个新节点加入Zilliqa网络时,即节点身份产生的阶段,使用PoW算法;在生成微区块(micro block)和最终区块(final block)时,使用改进后的PBFT共识算法。

在上文介绍分片的大小时我们提到过,ZIL每个分片节点数达到600时,发生恶意攻击的概率被降低到百万分之一。然而,PBTF共识机制有个特点,即节点数量越多,达成共识的效率越低,只有节点数量小于50个时,达成共识的效率最佳,这也是有人认为PBTF适用于联盟链的原因之一。


所以增加节点看似可以增加分片的数量从而达到增加并行计算能力的目的,但也同时降低了达成共识的效率。这样无形之中产生了一个矛盾,少于600个节点会导致网络不安全,高于50个节点则没效率。


ZIL团队为了解决这个矛盾问题,提出了优化PBTF共识的技术,也就是多重签名协议。简单的说就是,通过多重签名优化和压缩通信的次数和数据的大小,而从达到优化通信成本的目的。通过多重签名协议我们可以把这个通讯次数从n变成1,提高了达成共识的效率。因此在多重签名协议的优化下,PBTF共识也就不会削减分片网络的效率优势了

七、结语

我们知道一个项目靠谱与否团队打分极其重要,团队靠谱,项目才靠谱,从团队上来说,ZIL的团队有较强的学术背景,在分片领域有一定的造诣,其顾问更是区块链分片概念的提出者,这点来说,团队还是比较优秀的。

从技术上来说,ZIL的分片技术是解决目前区块链网络效率低下的方案之一,目前包括以太坊在内的多个区块链项目都在引入分片技术来提高网络性能,同时采用改进过的拜占庭容错机制也避免了像DPOS机制这样的偏中心化问题,故而,机制上ZIL的架构设计是符合目前区块链领域未来的发展方向,落地性也比较高,ZIL介绍到此结束,希望能给你认识项目带来帮助。

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