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Algorand 深度指南

Algorand
本文从区块链的"不可能三角"的观点以及algorand的显著特点去深度解读Algorand是什么项目。

原文作者:

Dr.Vin Menon

翻译作者:

Lio

比特币作为一种货币和可交易资产的成功,为我们今天所认识的加密货币市场铺平了道路。这始于基于区块链的独特加密货币的发布,如Litecoin、Ripple、Ethereum和许多其他加密货币被使用的势头。上述的每一个加密资产都为比特币框架所带来的问题提供了独特的解决方案。

随着这些替代币的广泛成功以及加密货币市场争相效仿股票市场的需求和知名度,人们的注意力转移到引领这一热潮的技术上–区块链。若要在市场上取得成功,新的加密货币需要吸引用户和投资者。为了实现这一目标,开发人员通过大量尝试使用区块链技术,提供了有效的解决方案,可以更有力地解决可扩展性和安全性等流行问题。

这是下一波加密货币的诞生,它见证了Cardano、Solana、Algorand等加密货币网络的出现。因此,Algorand 出于应对现有加密问题的必要性而诞生,同时仍忠于比特币设定的基本面,因此获得了良好的早期采用。 但在我们讨论 Algorand 的成功之前,让我们更熟悉它的全部内容。

Algorand是什么?

Algorand 系一个旨在为去中心化、可扩展性和安全性等关键区块链问题提供解决方案的项目。该项目由著名的密码学专家和麻省理工学院教授 Silvio Micali 于 2017 年创立,并于 2019 年公开发布。与以太坊一样,Algorand 网络为开发人员创建 defi(去中心化金融)应用程序和 dapps(去中心化应用程序)提供了一个环境。

该网络有一种名为 ALGO 的本地加密货币,用于交易和为网络上的其他活动提供资金,类似于以太坊中的以太币。Algorand 也是一个开源项目,其源代码可在公共领域获得,供开发人员学习、实验和构建。

由于可扩展性是与比特币相关的关键问题之一,因此大多数加密货币都提供了解决此问题的解决方案。Algorand也追根溯源,在确保网络保持去中心化的同时解决这个问题。但是 Algorand 提供的解决方案是独一无二的吗?如果是,那么它们有何独特之处以及在何种程度上独特? 另外,这些解决方案的必要性是什么?让我们从基础开始。

可扩展性的老问题

可扩展性问题仅仅是指加密货币网络无法在短时间内处理大量的交易。这源于区块链的基本原理,其中发生在网络上的交易数据需要在区块上进行编码。然后,将该块添加到区块链中,从而验证交易并使其记录可供区块链成员通过该块访问。

比特币可扩展性挑战最初源于它的块大小为 1 兆字节,创建一个块需要近 10 分钟。 这进一步将网络的每秒交易率限制为仅 7 次,从而导致以下问题:-

  • 高额的交易费用
  • 延迟交易

因此,一个普通的比特币拥有者,要么需要等待很长时间才能使他们的交易得到验证,要么需要支付高得吓人的交易费用。

这将我们带到讨论的下一部分。

区块链中的共识协议

区块链中的共识协议是内置的指导方针,可确保网络上发生的活动顺利进行。由于区块链网络由数量空前的成员组成,这些成员通过系统的设备部分被识别为节点,因此其中一些成员可能有恶意。这些协议指定了交易和区块添加等活动的发生方式,同时确保网络的完整性永远不会受到损害。

比特币使用“工作量证明(pow)”共识协议。在这里,矿工(挖掘区块的节点,换句话说,将其添加到比特币分类帐中)需要解决一个复杂的数学问题,谁先解决这个问题,谁就可以对交易进行编码并将区块添加到网络中。网络在此奖励获胜矿工所做的工作,并给予费用。

另一方面,Algorand 使用“纯股权证明(ppos)”共识协议。现在,让我们了解一下 Algorand 如何解决可扩展性问题以及它实现的这种共识机制的重要性。

拜占庭协议

Algorand 网络使用基于拜占庭协议的纯权益证明协议。 用户在系统中的权益,即他持有的代币数量,会影响被选中参与区块选择和添加过程的用户的选择。该协议在此过程中考虑了所有在线用户。

在 Algorand 网络上创建和添加新区块分两步进行:

  1. 权益证明共识协议根据权益随机选择用户创建区块。在 Algorand 中,用户使用 ALGO 抵押他们的位置以被协议选中。有趣的是,用户质押的 ALGO 数量直接影响他们被选中的机会。 协议通过密码抽签的过程选择用户,每个被选中的用户都会执行一个可验证随机函数(VRF)来确认该协议在第一轮选择了他们。

接下来,VRF 获取可用于验证用户在委员会中存在的加密证明。一旦验证了用户在委员会中的存在,该用户就可以构建一个提议的块,嵌入来自 VRF 的加密证明并将其发送到网络进行审查和分析。

  1. 第二步基于拜占庭协议协议,通过投票从提议的区块中进行选择。在这里,网络再次通过密码抽签随机选择一个新的委员会。 就像第 1 步一样,当用户通过 VRF 确认他们在新委员会中的存在时,委员会分析加密证明并提议前委员会成员的区块。 然后新委员会投票选出该区块。如果一个块掌握了多数票,那么它会立即最终确定并添加到分类帐中。

委员会两轮次选择和区块选择的全过程只需几秒钟即可完成,这使 Algorand 成为目前最快的加密网络之一。不仅如此,拜占庭协议协议的存在也使 Algorand 去中心化并提高了网络安全性。 这就是前文提问如何做到的答案。

安全和去中心化

恶意实体要对网络施加影响并进行任何邪恶活动,它需要在两个委员会中都拥有多数席位。然而,Algorand 的共识机制以极其随机和不可预测的方式监督两轮委员会的创建。没有任何既定的模式可以帮助确定下一个可能被选中的用户。这有助于通过以下方式保持网络的完整性:-

  1. 恶意实体无法确定从网络上数百万个节点中选择哪个用户。
  2. 如果恶意实体识别出某一特定用户被选中,那么在它能够破坏用户之前,由于块创建过程的速度很快,后者将发送他们提议的块。
  3. 即使有一大群恶意用户,他们在任何委员会中获得超过 51% 代表权的机会总是微乎其微。

该协议确保网络保持去中心化,并且可以自行无缝扩展分类帐。因此,网络控制权掌握在 Algorand 用户社区手中,而不是 Algorand 背后的团队。

防分叉加密货币

当同时开采两个不同的区块时,就会发生硬分叉。这导致了创建两个具有相似先前区块链的分类帐。Algorand 协议确保两个区块永远不会在同一轮中达成共识。一个区块要么在这一轮中被选中并最终确定,要么协议启动新一轮的区块选择。

由于该块一旦获得多数票后就立即完成,并将成为 Algorand 区块链的一部分,因此该协议有助于消除硬分叉情况。

Algorand不断发展的本质

尽管如此,这并不意味着 Algorand 是一个刚性的区块链网络。 Algorand 账本一直在发展,Algorand 团队期待着适应用户社区的需求。就像新区块是通过民主共识添加的一样,网络政策的变化也通过共识过程发生。

可以在 Algorand 网络上提出更改,社区决定提议更改的命运。如果提议的更改被用户接受,则社区决定将这些更改合并到系统中的区块。这进一步防止了硬分叉的情况,并增强了 Algorand 社区的团结感。

Algorand解决了可扩展性问题

现在,回到可扩展性的问题。 共识机制确保 Algorand 保持安全和去中心化。正是类似的协议有助于消除 Algorand 网络中的可扩展性问题。

区块选择和添加过程虽然看起来冗长乏味,但只需几秒钟即可完成。区块添加的快节奏使网络达到每秒 3000 笔交易的速度。根据他们的记录,该网络每天可以支持 50万笔交易

Algorand的显着特点

Algorand 网络由多个显着特征组成,有助于更有效地运行网络。

1. 智能合约

智能合约是一个自动执行的合约。它只是一个代码,一旦满足所有基础条件,它就会自行执行。在这里,有关各方就合同执行的细节达成一致,然后以条件的形式嵌入到代码中。这样,一旦合同条件满足,任何一方都不需要执行合同。
智能合约是以太坊区块链的一个关键特性,使其在加密货币支持者中很受欢迎。由于它允许在不需要任何第三方的情况下在匿名方之间执行交易或合约,因此智能合约一直是区块链功能的追捧。与之前的智能合约托管区块链相比,Algorand 以更快、可扩展且便于携带的方式在其账本上执行智能合约。
Algorand 采用 “Algorand 虚拟机 (AVM)” ,通过为用户提供更多功能和工具来编写有效的合约,从而促进简单和安全的合约。它以更多操作码的形式为用户提供更多的灵活性、功能和状态,并提供强大的递归、循环和功能,以促进精确和安全的合约。

2. 原子交换

原子交换可防止欺诈并授权两个不同的方从不同的区块链交易不同的加密货币资产。它还消除了第三方促进贸易的要求。传统的原子交换涉及多个步骤,其中每一方都需要从其本地区块链访问所需的资金,并在预定义的时间内使用加密哈希函数确认收到资金。任何一方未能做到这一点都会导致交换终止。因此,原子交换通常被视为一个涉及锁定功能的耗时过程。

另一方面,Algorand 授权 Algorand 区块链或子链的两个用户通过单笔交易简单地交换可替代和不可替代的资产。它将原子交换视为“不可简化的批处理操作”,其中一组交易被视为一个单元,所有交易都需要通过才能进行交换。这消除了散列时间锁定合约的要求,从而提供更快的交易条件。

3. 保险库

去中心化的加密货币的一个关键特征是可以访问账本上发生的详细交易细节,以及之前发生的所有交易。然而,这使得需要验证新交易的用户的工作变得复杂和繁琐。对于所有现有用户以及需要在本地拥有关于账本上发生先前交易一定数量数据的新用户来说,这也是一个存储负担。

Algorand 使用 Vault,一种区块链压缩技术,可减少以前交易的存储问题。它通过促进最近交易的存储并忘记以前的交易,使节点能够存储少量可用的交易数据。尽管分类帐的状态不断增长,Vault 还促进分片以帮助用户验证交易。最后,当新用户加入账本时,它可以安全地引导新用户访问最近交易的相关数据,从而消除了获取和存储先前交易数据的需求。

4. 重新生成密钥

用户帐户由一个“公共地址”和一个“私人支出密钥”组成,该“公共地址”有助于公开识别帐户,“私人支出密钥”有助于验证来自公共地址的交易。传统的加密货币不是将它们视为不同的单位,而是视为不同的对。因此,在需要更改和重置私钥的情况下,传统的加密货币要求用户设置一个新的公共地址,该地址将附带一个新的私人支出密钥。因此,如果出于安全目的定期更改私人支出密钥,则需要不断地将资金从一个地址转移到另一个地址。

Algorand 通过允许用户更改其私人支出密钥来提供重新密钥(重新生成密钥),从而消除更改其公共地址的任何要求。重新生成密钥可以帮助用户省去不断更改公共地址的麻烦,并更新他们频繁的交易伙伴有关此更改的信息。

另一方面,Algorand的纯股权证明(pos)共识机制消除了对这种高功率硬件的要求,从而产生了极小的碳足迹。此外,它与环境顾问集团ClimateTrade的合作关系正在帮助Algorand团队使他们的区块链非常节能。

Algorand的环保立场

比特币中存在的工作量证明(pow)共识协议由于其对环境的不良影响而经常面临审查。如前所述,pow 要求用户解决一个高级数学问题,为了以最快的速度解决该问题,需要使用大量高计算能力机器。 由于此类设备的能源使用量很高,因此会产生大量的碳足迹。

另一方面,Algorand 的纯股权证明 (ppos) 共识机制消除了对此类高功率硬件的需求,从而产生了极小的碳足迹。 此外,与环境顾问集团 ClimateTrade 的合作伙伴关系正在帮助 Algorand 团队的区块链践行最大程度的节能。

原文标题:

An In-Depth Guide To Algorand

原文出处:

发表时间:

2022/02/09
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