共识算法思路分析

Posted 2021-10-30 只是而已

前言，现在主流共识算法的改进基本都是基于POW（比特币系统）和DPOS（以太坊系统）做优化。为了解决拜占庭将军问题，女巫问题，自私挖矿，节点贿选，双花攻击等等问题。

• 基于贡献值和信誉度的区块链共识机制

PoCaC其实是对PoW做了相应改进，先是动态调整了哈希计算的目标难度值。然后加了贡献值和信誉度两个概念，在规定时间内算出目标难度值的节点获得贡献值奖励，根据节点行为增加或者扣除信誉度。最后给一个权重公式计算打包记账权。与PoW对比得出效率高，增加了节点积极性的优点

• 委托股权证明共识机制的改进研究

针对的其实是DPoS算法改进，目的是解决持币时间长的节点“富者愈富”、出现问题节点如何通过几轮迭代快速剔除的问题，给每一个节点赋予币龄保证金共识记录三个衡量投票权重的因素，由此得来的投票值进行高低排序
对于计票，投票两个流程的改进

1. 投票激励机制，记账激励机制
2. 解决拜占庭和恶意节点问题
3. 把原来的DPoS算法中将系统节点分为见证人节点和受托人节点，见证人节点负责投票给受托人，选票是其持有的币龄。现如今更改为选票与币龄，保证金，参与共识次数。
4. 其中，共识次数又有一个标准，就是2次成功的共识记录可以抵消一次失败的共识记录，当正确共识次数小于错误次数两倍时，统计结构为负值并呈指数减少，大于两倍时线性增长
5. 激励机制改进，收益由节点缴纳的保证金和历史共识情况决定。
6. 记账激励机制：根据合作博弈中的banzhaf权利指数对记账激励进行再分配。也就是说，在联盟博弈中，若某个投票者在加入一个联盟后，能使原本没有获胜几率的联盟获胜，那么这些联盟可以看做这个投票者的有效联盟。对于每个投票者来说，有效联盟越多，其拥有的投票权就越大。
7. 涉及到收益分配问题，由于目的是想让联盟能够一直有效运行下去，因此要分配合理，保证公平。因此不能采取非合作博弈，要采取合作博弈。
8. 解决问题，降低异常节点数目，增加节点参与度。

$$vote=\{\begin{array}{l}\frac{\rho }{\sum _{i=1}^n{\rho }_i}\ast (C_s-C_e{)}^2{C}_s\ge 2C_e\\ \frac{\rho }{\sum _{i=1}^n{\rho }_i}\ast \left|C_s-C_e\right|C_s<2C_e\end{array}$$

• Hybrid Consensus Algorithm Based on Modified Proof-of-Probability and DPoS（基于改进概率证明(POP)和DPoS的混合一致性算法）

其实是在把挖矿和打包两个功能分给了见证人节点和受托人节点，通过见证人计算出的hash值与受托人节点选择的期望值得到真实hash值作对比，如果相同，那么认为验证成功
理想情况下，每个满足预期值的区块都可以快速通过半数以上的超级节点的验证，因此可以保证最多十分钟生成一个区块。每次成功创建一个区块，总收入的 60% 分配给成功挖矿的 PoP 节点，20% 的收入分配给当前验证块的 DPoS 超级节点。这 20% 的收入分配给投票给超级节点的一般DPoS 节点。