挖矿合集系列二 —— TrustME共识到底是什么?

行业报道momo2018-10-09 09:34:00  阅读 -评论 0  阅读原文

引 言

在挖矿合集系列一中,我们及时分享了TrustNote的好消息——挖矿主链测试Alpha版本上线了。同时公布了挖矿主链的更新路线图:

今天这个挖矿合集系列二正是对于挖矿主链正式版的TrustNote2.0的整体介绍,包括设计理念,挖矿方案的总体原则和设计,挖矿激励机制等。还有一些重要的可调节参数我们希望得到大家的意见和反馈,做出调整和改进。

TrustNote2.0目标是在去中心化的基础上,充分释放DAG账本的可扩展性,提供"易用、轻量、快速"的交易体验,通过功能扩展满足复杂场景的应用需求,并利用中间件技术加速分布式账本应用落地。TrustNote2.0不但对TrustNote自身具有里程碑意义,也是对DAG账本技术的重要探索。

1. 设计理念

TrustNote2.0账本仍以"单元"为记账要素。一个单元可以包含多笔交易,并且可以包含多种其它类型的数据,如合约、投票、本文等。根据不断添加到账本中的单元以及单元之间的引用关系,可以绘制出一张不断生长的完全符合有向无环图条件的数据网,而不是像区块链账本一样的数据块单链。

相比于区块链的记账模式,TrustNote2.0的记账模式将记账权与公证权分离,任何节点都能直接将交易单元记录在账本中,任何节点(包括公证人)都无法左右账本内容,交易排序主要取决于所在单元之间的引用关系。这种记账模式是非阻塞的,更加公平,我们也相信这更加符合现实社会的情况,大多数人都会坚守本分,而只有少数人可能会作恶。TrustNote不会为了识别少数坏交易,而牺牲全网的记账性能,我们要做的是根据历史账本把坏交易从大多数好交易中识别出来。记账权和公证权的分离还意味着,公证人的权利会变得非常有限,仅能在决定双花交易中的哪一个是坏交易的时候发挥作用。利用共识机制和经济激励模型能极大降低公证人作恶意愿,使系统更加安全稳健。

2. TrustNote2.0挖矿方案(TrustME共识)

难点攻克

1. DAG账本与区块链账本相比,数据结构和数据关系都比较复杂,数据同步和有效性判断过程更为繁琐。

2. 在较高的交易性能和较短的交易确认时间的情况下,分布式账本系统对网络分区和网络延时的容忍度会显著下降。要设计一种去中心化的确定性共识算法,具有较好的网络分区和网络延时容忍度,有能保持较高的交易性能和较短的交易确认时间,并且保证任何情况、任何时刻,对任何账本片段计算出的账本状态都不会发生冲突,这是DAG账本共识算法设计的难点。

开创性设计

TrustME是针对DAG账本设计的一种先进的双层共识机制,可实现公证人之间的关系绑定和定期更换,不但有效了解决网络分区和网络延迟问题,实现去中心化的确定性共识,还不会降低DAG账本的性能。同时,利用合理的经济模型,提高挖矿节点的参与积极性,提升挖矿节点的作恶成本。具体机制如下:

  • 参与挖矿的节点需要抵押一定数量的TTT作为价值绑定,初步设定为50万TTT(押金数额将在beta版上线时最终确定。另外,为便于测试,alpha版去掉了挖矿节点押金和相应管理机制,同时会对积极参与测试的社区贡献者给予TFans奖励)。
  • 挖矿按轮次进行,利用难度调整将每轮时间控制在2.5分钟左右,挖矿总轮次为4204800(约20年),总轮次数和挖矿产出可与社区和矿工协商修改。
  • 每轮设置9名公证人。其中,8名为根据TrustME共识机制选出的普通公证人,1名为基金会公证人,普通公证人与基金会公证人能力相同。
  • 挖矿节点须拥有公网IP,并具有一定的硬件性能。
  • 挖矿节点竞选成为公证人后,需要发送公证单元,并根据有效公证单元的数量分配该轮奖金。
  • 详细机制参见https://github.com/trustnote/document/blob/master/TrustNote-TR-2018-02.md

注:每轮设置多名公证人是为了抵御网络分区和网络延迟,避免在账本快速稳定情况下出现共识分叉,而造成稳定账本不一致。同时,避免因单点失效导致账本无法稳定的情况发生。而按轮挖矿并更换公证人,不但可以持续激励挖矿节点,使更多节点公平的参与账本维护并获得挖矿奖励。

3. 挖矿奖励

如前文所述,TrustNote2.0网络中的公证人权利较为有限,挖矿节点在竞选成为公证人前,其权利更与普通节点无异。虽然如此,挖矿节点仍是TrustNote2.0网络正常运转的关键,它们的主要贡献如下:

  • 维护全账本
  • 为轻节点提供基础服务
  • 通过竞选成为公证人并发送公证单元,推进账本稳定

为激励挖矿节点持续做出贡献,设计了一套以结果为导向的挖矿奖励机制,主要规则如下:

  • 挖矿节点在每轮内,以工作量证明方式竞选成为下一轮的公证人;
  • 一旦在当前轮中选出了下一轮的全部公证人,立即进行公证人轮次切换;
  • 轮次切换时,计算上一轮各公证人的贡献值,以此为依据分配上一轮的挖矿总奖金;
  • 每轮挖矿总奖金包含两部分,一部分是每轮的挖矿产出(前210240轮,每轮产出217.59MN),另一部分是该轮内单元的公证费(交易手续费);
  • 每轮挖矿总奖金具体分配比例:80%按贡献值占比分配给以工作量证明方式竞选的公证人,10%分配给TFans排名靠前的社区贡献者,10%分配给基金会。

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