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区块演义 (突破区块链不可能三角（三）——POS与POW-DAG (两种将传输和pow并行的思路 (1.领袖选择：用挖矿决定出块者而不是内容，即交易…
区块演义
突破区块链不可能三角（三）——POS与POW-DAG
1: 在pow中，只有在最长链上挖矿才是最有效的挖矿，即，只有先同步最新的区块，即，同步所有交易，才能进行有效挖矿，而等到挖矿出了新区块，才能开始对于新块区的同步，也就是说这两个的关系是相互依赖的。
2:于是比特币pow的缺陷是——比特币的安全性和输出成反比，随着输出的不断增大，比特币pow的安全性无限趋近于0
3:改进pow，必须把交易的传输和pow脱钩
两种将传输和pow并行的思路
1.领袖选择：用挖矿决定出块者而不是内容，即交易。
2.将非最长链上的算力也纳入有效算力。GHOST的意义：即便矿工没有及时完成对于最新块的同步，并且导致你在别人之后才挖出了区块，你的算力也不会浪费，同时，也不容易导致后续分叉，造成算力的浪费。（问题：同步所需时间超过一个区块间隔，仍旧无法被拉入最重链，仍然被浪费）
权益证明POS——钱越多，挖出块的概率越大
DAG中定序的问题（数字货币需要定序才能决定两笔冲突的交易哪笔合法哪笔非法）
思路一：通过后面区块的拓扑结构来定序
思路二：确定一条主链
突破区块链不可能三角（一）（安全 效率 去中心化）
可扩展第一定义——可扩展的pow
btc的oow不可扩展：安全性依赖于区块同步速度远小于区块间隔的前提
可扩展的第二个定义——无限扩展（ 输出随着输入，线性增加）
链下技术
分片
DAG和传统区块链的区别
单元不同：区块是block；dag是tx（交易）
拓扑：区块相当于 单核单线程cpu；dag相当于 多核多线程cpu
粒度：区块单于记录多个用户多笔交易 dag是单个用户记录
可扩展的第三个定义——可扩展BFT
可扩展的第3.5个定义——比特币扩容
大区块
隔离见证
扩展：honeybadger 、 byzcoin 、hybrid consensus 、hyperledger fabric 、 algorand’s ba*
突破区块链不可能三角（二）——在btc的pow之上的尝试
btc核心设计： btc的 pow 设计，实际上是十分的精妙
btc的性能瓶颈：任何一笔交易都需要发给所有节点
bitcoin-NG：竞争胜出者发块，只包含交易而不需要在做pow
Hybrid Consensus（Byzcoin）和Bitcoin-NG的异同：
相同点：两者都是通过pow选取出块者而非区块（交易）本身的方式把共识和交易脱钩
不同点：Hybrid Consesus (Byzcoin)中，通过BFT决定交易，于是我们认为交易已经是可信的。而Bitcoin-NG中出块者发出来的交易仍旧未经验证，于是可能是非法的。于是，bitcoin-ng中所有节点需要在同步交易之后验证交易的有效性，bitcoin-ng根据博弈论设计了另一套激励（惩罚）模型，来保证微区块中交易的安全性
可扩展类的共识算法，从两个角度介绍了共识算法从不可扩展到可扩展的进化过程：
1）从pow的角度，问题的症结是pow的过程依赖交易同步，所以我们应该将pow与交易同步并行。 于是我们有了“先共识后同步”的基于领袖选择的共识算法，也有了“先同步后共识”的dag算法。多数pos算法属于第一类。
2.从bft的角度，问题的症结是 o（n^2）的消息复杂度，于是我们有了投机bft来理想状态下降低消息复杂度的 o（n）。然而，这些算法在出块节点轮换上的消息复杂度仍旧很高，使得他们仍旧很难被应用到大网络，于是，我们有了hotstuff，将共识和节点轮换的消息复杂度都降到了 0（n）
突破区块链不可能三角（四）——区块链中的bft以及hotstuffBFT（librabft）分析
一致性与活性的永恒战争
拜占庭问题一直致力于解决的问题——
当网络中存在两个冲突的区块的时候，如何确认才能保证一致性？
弱中止条件下的拜占庭问题：
1:更换领袖这件事儿
2:是否抛弃上一个区块
PBFT两阶段确认：
当a收到2f+1条关于b的消息时，他并不直接确认，而是进入“预备”状态，并且发一条“确认”消息表示自己正在“预备”。然后，如果一个诚实节点收到2f+1条“确认”消息之后，再进行确认。
三阶段共识方案
诚实出块者广播区块b，诚实节点收到后发送关于b的“预备消息”，然后，当节点收到2f+1条预备消息之后，节点进入预备状态并广播“预确认消息”
然后，当节点收到2f+1条预确认消息时，节点进入预确认状态并广播“确认消息”
最后，当节点收到2f+1条确认消息的时候，确认区块b。
这里的节点轮换机制是
当节点达到timeout还没有达成共识的时候，节点广播自己的状态并申请更换出块者。然后，下一个出块者收集这些状态来决定新区块的高度：如果没有2f+1个节点在预备状态，则换掉b，如果有2f+1个节点在预备（或更高）状态，则把新区块出在b之后。
两阶段共识问题
1）是否有节点已经对b进行了确认
2）是否有节点对另一个区块b”进行了共识。
于是，我们需要在节点轮换的时候，让所有节点广播自己收到的所有消息，然后新的区块发布者在广播收到的消息。
hotstuffbft 除三阶段共识外，还采用了一些其他技术
门限签名：（ k ， n ）
三轮共识和门限签名的bft：
出块节点广播消息b，每个节点收到后，用（ 2f+1 ， n ）门限签名签署预备消息发给出块节点
之后，出块节点聚合成完整签名之后广播，每个节点收到之后，用（ 2f + 1 ，n ）门限签名签署预确认消息之后再广播
最后，出块节点聚合成完整签名之后广播，每个节点收到之后，用 （ 2f + 1 ， n）门限签名签署确认消息之后再广播，出块节点收到之后聚合再广播，每个节点验证签名之后进行确认。
三阶段共识——而实际上也只是用牺牲延时的代价（因为多了一轮共识），来降低出块节点轮换的通信复杂度。
链式hotstuff
Hotstuff bft 采用一种非常精妙的方法，用门限签名和链式结构，把节点轮换，区块链出块，以及拜占庭共识本身给柔和在一起，使得无论出块，拜占庭共识，还是区块轮换都有一个非常简洁，并且完全一致的形式