在GaiaWorld公鏈中地址是如何成功鍛造一個區(qū)塊的

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GAIAWorld

要討論一個區(qū)塊的誕生，一個地址如何成功鍛造一個區(qū)塊就一定繞不開討論共識機(jī)制。共識機(jī)制是分布式系統(tǒng)的核心，在P2P網(wǎng)絡(luò)中，互相不信任的節(jié)點(diǎn)通過遵循預(yù)設(shè)機(jī)制最終達(dá)到數(shù)據(jù)的一致性稱為共識。

在Gaia鏈中，我們獨(dú)創(chuàng)了CPoS（Competition Prove of Stake）共識機(jī)制，它不僅是Gaia鏈最為核心的技術(shù)之一，也是Gaia鏈區(qū)別于其他公鏈、優(yōu)于大多數(shù)公鏈的關(guān)鍵技術(shù)。CPoS，在解決區(qū)塊鏈的安全性、擴(kuò)展性、性能效率和能耗代價問題上，相比PoS和PoW共識機(jī)制都有了長足的進(jìn)步。

那么在GaiaWorld公鏈設(shè)計的CPoS共識機(jī)制之下，一個地址是如何成功鍛造一個區(qū)塊的呢？

第一步：參與鍛造委員會成為鍛造委員

鍛造委員是Gaia鏈一個擁有創(chuàng)建區(qū)塊權(quán)利的地址合集。地址只有參與我們的區(qū)塊鍛造委員會，成為其中的鍛造委員才有權(quán)利鍛造區(qū)塊。這也是前提條件。

為了防止節(jié)點(diǎn)作惡，加入委員會需繳納一定數(shù)量以上的Gaia作為保證金，保證金的作用在于：

1、如若節(jié)點(diǎn)作惡，會被罰沒保證金，因此保證金較高的地址，作惡可能性較?。?/p>

2、保證金數(shù)量與投票權(quán)益值相關(guān)。

鍛造委員會又分為256個組，每個組依次公平的享有鍛造權(quán)利。加入鍛造委員會后，地址即會被分配到編號為0——255的組中的任意一組中，影響分配的因素有：地址的后8-bit、保證金數(shù)量、隨機(jī)數(shù)、當(dāng)前區(qū)塊高度。Gaia鏈將分為兩種情況對地址進(jìn)行分組和計算投票權(quán)。

第二步：計算投票權(quán)，鍛造委員中投票權(quán)最高者獲得鍛造區(qū)塊的權(quán)利

情況一：

新申請加入鍛造委員會的地址，首次將根據(jù)地址后8-bit落入對應(yīng)編號為0-255組中的其中一組。除此之外，“新委員”需要等待400,000個區(qū)塊高度時間才有投票權(quán)，這是為了防止新加入地址投機(jī)到委員較少的組別中去。

經(jīng)過40，0000區(qū)塊高度時間的新委員，他的初始投票權(quán)假設(shè)為K,K是一個以隨機(jī)數(shù)p和保證金a為自變量的對數(shù)函數(shù)。并且，每經(jīng)過256個區(qū)塊高度（一輪區(qū)塊時間），投票權(quán)就會增加初始投票權(quán)K值，10輪封頂，不再增加。

最后，在當(dāng)前分組中排名前10 的鍛造委員還會獲得額外的排名投票權(quán)。

總投票權(quán)=累積投票權(quán)+排名投票權(quán)

情況二：

當(dāng)一個組中的鍛造委員成功地將區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈中后，該鍛造委員的投票權(quán)將會清零，也會被分配到新的組別中。分組依據(jù)為：委員地址、當(dāng)前區(qū)塊高度、隨機(jī)數(shù)，這三者哈希函數(shù)H(X,Y,Z)的最后8-bit值。

同樣，每經(jīng)過256個區(qū)塊高度時間，投票權(quán)增加K（初始投票權(quán)），10輪封頂。

每組前10名會獲得額外的排名投票權(quán)。

總投票權(quán)=累計投票權(quán)+排名投票權(quán)

了解了兩種情況之下總投票權(quán)的計算方式后，我們來解答設(shè)計累計投票權(quán)和排名投票權(quán)的原因。

問答一：

1、 為什么要隨著區(qū)塊高度的增加而累計K？

在Gaia鏈中，并不需要太多的保證金門檻即可加入鍛造委員會，鍛造節(jié)點(diǎn)的成本相對來說是非常小的，加入時間成本因素能夠讓更多小額地址在付出時間成本后拉大與新加入地址的投票權(quán)差距，增加鍛造節(jié)點(diǎn)的可能。

P值增加K*n（n≤10）極大的拉開了新加入地址與已等待地址的投票權(quán)差距的同時，不斷更新著鍛造委員會的投票權(quán)益，這樣能夠防止惡意節(jié)點(diǎn)串通控制幾個相連的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙花攻擊。

而將這個累計值控制為10倍上限，是為了控制微金額地址加入鍛造委員的數(shù)量，因為保證金過少的委員在穩(wěn)定性和可信度方面不如繳納了大額保證金的鍛造委員。

也就是說，在安全性和公平性之間，Gaia設(shè)置了一個平衡點(diǎn)。

問答二：

2、 為什么排名前10 的鍛造委員會獲得額外的排名投票權(quán)？

排名投票權(quán)的設(shè)計則是為了安全考慮，設(shè)排名為R，則排名投票權(quán)為2(11-R)次方，將排名前10的委員的投票權(quán)與其他委員拉開較大的差距，避免被惡意委員聯(lián)合攻擊的風(fēng)險。

不難看出，在Gaia鏈中，投票權(quán)與保證金數(shù)量的正相關(guān)關(guān)系相比PoS機(jī)制是特意降低過的，這樣是為了激勵更多鍛造委員參與到區(qū)塊鍛造中來，既能夠保證小額鍛造委員的鍛造權(quán)益，也能夠保證有更多節(jié)點(diǎn)主體參與到維護(hù)公鏈中來，避免中心化節(jié)點(diǎn)對公鏈造成威脅。

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