ASH:淺談區塊鏈的核心功能之HonorDecent創新的SPOS共識機制_ORD

了解區塊鏈的人都知道，區塊鏈之所以能成為核心技術，與它內在所擁有的一系列特點分不開，其中區塊鏈的共識機制便發揮了重要作用。

目前，我們熟知的區塊鏈共識機制有：1.工作量證明(ProofofWork簡稱POW)，數字貨幣大佬比特幣和以太坊都是基于POW的共識機制；2.權益證明(ProofofStake簡稱POS)，目前有很多數字資產用pow發行新幣；3.拜占庭算法。除以上三種外，常見的還有委托權益證明(DelegatedProofofStake，簡稱DPOS)、驗證池共識機制Pool等等。

HonorDecent主網采用了創新的SPOS即SafePOS共識機制，SPOS的創新及應用主要體現在兩個方面。

其一就是通過Ticket選票機制實現POS共識：

HonorDecent通過Ticket實現POS的安全挖礦邏輯。用戶使用錢包賬戶中HDC余額購票，一票對應一個唯一的TicketID，同時擁有一份挖礦權；一個區塊只能由一票挖出，實際的挖礦幾率各票均分。

Bee Network項目Discord服務器遭入侵:金色財經消息，據CertiK監測，Bee Network項目Discord服務器遭入侵，有黑客發布釣魚鏈接。在團隊確認已重獲對服務器的控制之前，請勿點擊任何鏈接。[2023/6/5 21:15:57]

Ticket挖礦流程如下所示：

錢包：定期檢查賬戶中的HDC余額來購票,當滿足購票條件后生成一條買票交易發往區塊鏈。

共識：它會一直嘗試使用本地持有的票去打包區塊，一旦打包成功，是表示對應的Ticket持有人挖礦成功，并獲得對應的區塊獎勵。

智能合約：智能合約會把地址對應的票信息寫入到區塊鏈數據庫，每一張Ticket都對應有一個唯一的TicketID，也會有一條數據記錄在數據庫。如果有惡意節點試圖分叉HonorDecent，任意行為被系統檢測判定為惡意，都可能會被懲罰，每次懲罰會損失20%的資產。挖礦必須以HonorDecent基金會發布的標準錢包進行，篡改挖礦行為，如果被系統自動判定為惡意，都會給礦工造成巨大的損失。

Fantom基金會：Multichain與Fantom的橋接正常運行:5月25日消息，Fantom基金會發布推特更新表示，跨鏈橋Multichain與Fantom的橋接正常運行。[2023/5/25 10:39:03]

HonorDecentPOS共識特點：

相較于POW、POC等共識機制免去了共識共識過程中不必要的資源浪費，如存儲浪費、算力浪費等。

智能合約執行1/N的選票邏輯確保了出塊的公平公正。

懲罰機制的設計，確保礦工正向運作，保證主網運行安全。

其二HonorDecent在區塊產生中能夠產生公平的隨機數，保證鏈上應用隨機數調用的安全。

針對游戲等應用場景，在區塊鏈上為了體現公平性，就需要一個不能被預測的隨機數來保證公平公正。

目前的區塊鏈大體有如下實現方案：

Blox Holdings自3月13日以來已出售超48.5萬枚SSV:金色財經報道，ssv.network開發公司Blox Holdings自3月13日以來已出售超485,022枚SSV，其中285,022枚SSV以場外交易的方式出售給了DWF Labs，20萬枚直接轉入了幣安。[2023/4/11 13:56:59]

(1)合約中調用外部中心化的隨機數發生器獲取隨機數；

(2)使用區塊hash中的某些值作為隨機數。

但是這兩種方案都有非常明顯的弊端，原因在于：

(1)區塊鏈多節點之間智能合約執行結果是要求強一致的，如果合約從外部讀取數據，是很有可能獲取到不同結果的，進而導致分叉。

(2)區塊的哈希可以被控制，導致隨機數被控制。由于一些區塊鏈系統沒有提供很好的隨機數算法，所以很多DApp開發者會自己封裝自認為完美的隨機數算法導致隨機數被預知。

Stronghold公布一項去杠桿化交易以減少債務并加強資產負債表:1月3日消息，比特幣礦企Stronghold Digital Mining宣布，與公司經修訂和重述的10%票據持有人簽訂交易協議，所有約1790萬美元的根據票據到期應計的未償付債務本金和利息將被清償，換取面值約為2310萬美元的新可轉換優先股（C系列優先股）。C系列優先股將以每股0.40美元的轉換價格轉換為公司A類普通股的股份，或可以為A類普通股股份行使的預融資認股權證。根據交易協議，最遲交易完成日期為2023年2月20日。

截至2022年12月31日，Stronghold手頭約有1240萬美元的無限制現金和約6枚比特幣。（Globenewswire）[2023/1/3 9:49:51]

針對以上兩個弊端，HonorDecent實現了在隨機數上的優化：

HonorDecent在原來的隨機數基礎上引入了VRF可驗證隨機函數邏輯，使得隨機性進一步增強，以下是具體實現邏輯：

人民日報：善用數字藏品正向價值:金色財經報道，《人民日報》2022年06月10日第 10版刊文《善用數字藏品 拓展應用場景》，文章指出善用數字藏品的正向價值，讓其遠離炒作，就能激發更多新動能，為人民美好生活需要提供更多選擇。需要注意的是，數字藏品行業在快速發展的同時，開始出現侵犯知識產權、誘導非理性消費、盲目投機炒作等苗頭問題，需要有關部門加強市場監管和引導規范。[2022/6/10 23:05:52]

首先，用戶使用錢包賬戶中的HDC購票，3000HDC對應一票。

錢包同時生成一個randNum，哈希過后再結合錢包挖礦地址的私鑰，票對應的index等元素再做兩次哈希，得到一個公開哈希參數：pubHash=hash(hash(privateKey:index:hash(randNum)))

然后，新購買的票中包含這個pubHash以及randNum并存入區塊鏈，這張票有12小時的成熟期，過了12小時才可以參與挖礦；接著共識算法從區塊鏈中找到已經成熟的票開始打包。

由于共識打包區塊操作只在節點本地執行，所以它可以讀取本地存儲的私鑰，算出一個私密哈希并將這個參數放入到挖礦交易中：

privHash=hash(privateKey:index:hash(randNum))

最后，智能合約收到挖礦交易，對比hash(privHash)和pubHash的值，兩者一致挖礦交易成功，對應的節點獲得挖礦獎勵，否則挖礦交易執行失敗。

VRF關鍵術語

SK,PK:VRF中使用的公私鑰對，SK為私鑰，PK為公鑰

M:輸入數據

R：VRF哈希輸出

P：VRF證明

Prover：證明者，擁有VRF公私鑰PK和SK

Verifier：驗證者，擁有VRF中的公鑰PK

函數組

包括四個函數，分為兩類

生成函數

R=VRF_Hash(SK,M)

P=VRF_Proof(SK,M)

驗證函數

R=VRF_P2H(P)

VRF_Verify(PK,M,P)

VRF使用流程

(1)證明者生成一對密鑰，PK和SK

(2)證明者計算R=VRF_Hash，P=VRF_Proof

(3)證明者把R，P，PK，M遞交給驗證者

(4)驗證者計算，滿足VRF_P2H（P)=R并且VRF_Verify(PK,M,P)=True,即驗證通過，否則驗證不通過

HDC使用VRF實現隨機性的流程

(1)SK對應挖礦節點賬戶的私鑰，PK對應挖礦節點賬戶的公鑰。

(2)在2019年HDC升級分叉的那個高度，挖礦節點先讀取前一個區塊中存儲的privHash作為輸入M，并通過VRF生成函數分別計算出R和P。

(3)挖礦節點將R和P寫入挖礦交易中，打包進區塊并廣播。

(4)所有節點收到區塊，在智能合約中通過VRF驗證函數來驗證正確性(滿足VRF_P2H（P)=R并且VRF_Verify(PK,M,P)=True即驗證通過，否則驗證不通)

(5)再往后的區塊，讀取前一個區塊中存儲的R作為輸入M來計算R和P。

(6)可以看出，當前區塊引入的隨機數，都需要依賴于上一個區塊的隨機值R，隨機值更不容易被控制，隨機性大大增強。因此，SPOS共識的實現結合了隨機數，由于一般情況下是無法預測其它節點的共識信息，所以也無法獲取到它的共識隨機數。并且系統設定私密哈希不能提前泄露，就算有惡意礦工自己提前暴露，它對應的票也會被作廢，同時本金會被凍結較長時間。再加上系統設定票需要經過12小時的成熟期后才可以參與挖礦，以及在共識邏輯中引入VRF可驗證隨機函數的實現，每一個區塊的隨機值都依賴于上一個區塊的隨機數R，隨機性進一步增強。

這些條件組合起來，系統的隨機數幾乎是無法被操控的。這樣當開發者實現的DApp中需要保證公平隨機時，就可以直接使用系統提供的這個安全的隨機數了。

來源：金色財經

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