雪崩协议Avalanche（AVAX）－极具创新的底层技术协议

2023-02-21 发布在区块链技术141

家或许多少听过雪崩协议Avalanche（AVAX），听说他有很高的扩容性、可以抵挡51%攻击，对于Dapp有极高的弹性、有三条区块链、听说开发者可以在上面制作各式各样的区块链。

那么雪崩协议 Avalanche 是怎么办到的？为什么号称第三代共识机制？使用者又可以怎么投资呢？这篇文章，我们将从底层的技术协议开始讲起。

雪崩协议 Avalanche

雪崩的威力，我想大家都有听过，一开始从一个小小的区块滑落，到后来快速的引发一连串的连锁反应，让人逃生不及。雪崩协议 Avalanche ，就是利用类似的机制，来达成超快的交易时间，和极高的安全性。

雪崩协议 Avalanche 技术原理

首先，我们要先介绍DAG有向无环图，顾名思义，它具有方向性，但没有任何一点之间可以形成一个循环，或也可以说他是一直往前发展的，就像雪崩只会往下冲。

图片[1] - 雪崩协议Avalanche（AVAX）－极具创新的底层技术协议

观察上图，DAG是局部有序的，并有多条路径。比方说从a到e之间有两种走法，从a -> c -> e或是a->e 。而DAG也是有顺序的，比方说a是c的父节点（前面的节点），e是c的子节点（后面的节点）。

在DAG中会有很多条不同路径，比方说a->b->d，a -> c->e ，我们可以先把每一个节点想成交易，而每一个路径就是这笔交易的链，因此比方说d交易可以先确认完成，而不用等e交易的完成，因为a ->b->d已经形成一笔完整的链，而且d和e之间并没有关联。这样的特性给了雪崩协议很大的互操作性、扩容性和交易速度极快的优势。

在传统上，比如说以太坊和比特币，使用的都是单一的线性链，意即每一个区块都是相连而且只有单一条路径，因此在于扩容性和操作的弹性上，受到很大的限制。

图片[2] - 雪崩协议Avalanche（AVAX）－极具创新的底层技术协议

使用DAG 的话，协议可以被发展成各式的应用，每一个应用可以有不同的路径，也可以再接回其他的应用。或以容量来说，可以想像成树状图的发展，甚至指数化的成长，但单一线性链就只能呈现线性的发展。

因此，正如雪崩的意象，雪崩生态中可以有各式的路径，不同的区块链，却同时保有极高的交易速度。雪崩协议可以被广泛的发展成各式各样不同的应用，甚至要做成私有链，或配合政府对于身份监管的要求，还是对于节点有不同的要求、操作也可以，并且每一种应用都可以共享雪崩的安全性。

雪崩协议 Avalanche 的安全性

图片[3] - 雪崩协议Avalanche（AVAX）－极具创新的底层技术协议

在下方的Safety Threshold 栏位上，我们可以注意到只有Avalanche 可以抵挡80% 的攻击，比其他区块链的50％还多出一半。

关于雪崩的安全性的实践，我们可以举一个例子：

班上有40个人，大家要决定营养午餐要选Ａ餐厅还是B餐厅，有些人可能有想吃A有些人可能想吃B，有些人则没有意见。这时大家要取得一个共识，采多数决的方式，并且正确投到多数决那方的人可以获得奖励。这时候第一轮开始，班上的每个同学都要随机去询问一群人「他们想吃哪一间餐厅」，答案有可能是A餐厅或B餐厅或没意见，如果这群人中大多数的人想吃A餐厅，那们他便会把他的答案改成A餐厅，因为他希望跟多数人一样才能获得奖励。

第一轮结束后，第二轮开始，每个同学再随机选出另一群人，询问他们想吃哪一间，如果一样比较多人想吃A 餐厅，则该名同学则会继续选择A 餐厅，并且在「连续选择」 A 餐厅的次数上+1。如果比较多人选择B 餐厅，则该名同学要把选择改成B 餐厅，并将「连续选择」的次数归零。

随着每一轮不断重复询问，会有越来越多人有一样的决定，因此「连续选择」的次数会一直上升，直到超过某个设定的阈值，而一但「连续选择」的次数超过阈值，我们便可以将其当做终局的决定，不会再有变动。最终大家将达成同样的选择。

以上所有提到的参数都是可以调整的，比如说：每一回合要询问几个人、要询问几回合，「连续选择」要达到几次才可以确认该个决定，在许多参数都可以调整、客制化的情况，让雪崩拥有很大的弹性。

以下为虚拟码的实作（若不懂虚拟码的读者可直接略过）：

n : number of participants
k (sample size): between 1 and n
α (quorum size): between 1 and k
β (decision threshold): >= 1

BAT：区块链的浏览器

今天我们来聊一个项目，叫做BAT ，他是一个让你在浏览网页还能拿到广告分润的有趣浏览器在聊BAT 之前让我们先快速的过一下现在广告产业他面临的一些问题，首先，当你在网页上看

preference := pizza
consecutiveSuccesses := 0
while not decided:
ask k random people their preference
  if >= α give the same response:
    preference := response with >= α
    if preference == old preference:
      consecutiveSuccesses++
    else:
      consecutiveSuccesses = 1
  else:
    consecutiveSuccesses = 0
  if consecutiveSuccesses > β:
    decide(preference)

简单来说，每个人每一回合会询问k 个人，他们比较想吃什么，如果回答某个选项的人数> α，那么这个选项就会变成新的决定，再重复下一回，如此反覆，直到consecutiveSuccesses > β，这时候就可以做出最后的决定，也就是这笔交易可以被确认完成，而不用等到其他人做好决定。

这边提供Ava Labs的雪崩实作可以体验。

关于雪崩协议还有几个重点：

验证机制/验证者
Avalanche使用POS证明协议，也就是要抵押Avalanche的代币AVAX才能成为验证者。如果验证者想做恶意的行为，会造成整个生态系的影响，币价下跌，并且得不到奖励的代币。目前雪崩协议的抵押率稳定超过半数，一年平均的报酬率则为10%左右。
而Avalanche没有slashing的机制，像是在以太坊上，如果你做出恶意的行为或什至网路维修断掉，都会被惩罚。但在Avalanche上，最多只会取消这次的挖矿奖励，并不会有额外的惩罚，这样可以确保使用者不会因为无辜的状况（如：网路断掉、硬碟烧坏）等情况受到惩罚。
节点的递遗性
当验证者投票给X节点或认为X节点是正确时，他同步也是在投票给X的所有父节点，也就是箭头的源头，提高该链的正确性。就像单一线性的区块链，当验证新节点时，同步也需要确保以前所有的节点都是正确的。
终局性
在雪崩的安全性一图中，我们可以注意到雪崩的交易确认时间小于2秒，相较于其他区块链都是一分钟起跳。雪崩可以透过调整整个系统的参数，来让交易发生冲突的机率降到最低。

下图是雪崩共识协议简单的流程图：

图片[4] - 雪崩协议Avalanche（AVAX）－极具创新的底层技术协议

雪崩协议兼容以太坊

雪崩协议兼容EVM（Ethereum Virtual Machine）以太坊虚拟机，因此雪崩协议可以兼容所有以太坊的应用程式和开发工具，但是底层协议则换成雪崩协议，因此可以有更快的交易速度，和更高的效能。

雪崩协议Avalanche 的特点

图片[5] - 雪崩协议Avalanche（AVAX）－极具创新的底层技术协议

雪崩协议，相较于中本聪协议（也就是以太坊和比特币使用的协议），有低延迟、高产能、不用消耗能源挖矿等优点。

速度
雪崩协议是由康乃尔大学资工系的教授、博士生所开发，每一笔交易可以在两秒内完成。实际使用过Avalanche Wallet，真的可以感受到交易速度提升很多。
扩容性
每秒可以处理4500 笔交易，比大多数的区块链还多。
安全性
可以抵挡51% 的攻击，并且最高可以到81% 攻击，比大多数的区块链还安全。
弹性
可以很简单的发布客制的区块链和应用程式，除了Solidity 外，目前还支持Go 语言，并表示未来将支持更多语言。
支持智能合约
支持智能合约和以太坊开发者工具如：Remix、Metamask、Truffle 等等，以太坊开发者可以无痛衔接到雪崩协议上。
支持创建私人与公开的客制区块链
雪崩协议完整的基础架构，让开发者可以很轻松的在雪崩生态中开发自己的区块链，并拥有雪崩的安全性。雪崩高弹性的开发生态，让开发者可以在雪崩生态上完成如：要求参与的使用者必须通过KYC/AML 的身份验证区块链，需要许可才能进入的区块链。
支持金融应用
可以很间单的让不同数位资产之间进行复杂的交换、或设定不同的交易规则。高度的弹性、高度的客制化。