IPSE 2.0中共識算法GRANDPA的原理是什么

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IPSE“星際搜索”是一個面向IPFS網(wǎng)絡(luò)的搜索引擎，幫助用戶快速搜索分布式網(wǎng)絡(luò)上的文件，并快速訪問。在IPSE的挖礦模型中，用戶完成分發(fā)、存儲等任務(wù)，為哈希內(nèi)容添加語義標(biāo)簽，數(shù)據(jù)安全存儲到IPFS網(wǎng)絡(luò)，獲得挖礦獎勵。其token發(fā)行和轉(zhuǎn)賬依賴于EOS網(wǎng)絡(luò)。由于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之間的互操作已經(jīng)不可避免，數(shù)字資產(chǎn)的轉(zhuǎn)換需要一個跨鏈通道，IPSE開啟了2.0計劃。

在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，IPSE將打造應(yīng)用鏈，經(jīng)過跨鏈系統(tǒng)，實現(xiàn)與其它區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的互通，之后會完成資產(chǎn)映射，使效率提升。IPSE 2.0網(wǎng)絡(luò)將基于現(xiàn)有的Substrate進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，連通Polkadot等網(wǎng)絡(luò)。Polkadot是一個異構(gòu)的多鏈架構(gòu)，其本身也使用Substrate，而在底層，Polkadot使用到了IPFS協(xié)議棧的Libp2p協(xié)議。

IPFS（星際文件系統(tǒng)）作為一種分布式的超媒體傳輸協(xié)議，目的是構(gòu)建一個去中心化結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)，這和Substrate/Polkadot的愿景一致。

Polkadot愿景是為互操作性、安全性、可擴展性和創(chuàng)新提供最強大的平臺。Polkadot的目標(biāo)是在2019年底之前發(fā)布一條中繼鏈和幾條平行鏈以啟動創(chuàng)世塊。此后，網(wǎng)絡(luò)將增加到大約100條平行鏈。IPSE將會使用到平行鏈技術(shù)，進(jìn)行2.0網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。為保證IPSE平行鏈和Polkadot系統(tǒng)的中繼鏈的狀態(tài)一致性，利用了混合共識機制，分別是BABE和GRANDPA。

GRANDPA：一個值得信賴的共識算法

比特幣的工作量證明或其它協(xié)議有一個問題，即它們不提供異步安全性，這意味著足夠大的攻擊可能導(dǎo)致全網(wǎng)混亂。Polkadot為了實現(xiàn)異步安全，將區(qū)塊的生成和確認(rèn)進(jìn)行分開。

Polkadot使用其原始的GRANDPA（基于GHOST的Recursive Ancestor Deriving Prefix Agreement）共識來建立一個更安全，更有彈性的網(wǎng)絡(luò)。

在良好的網(wǎng)絡(luò)條件下，GRANDPA幾乎可以瞬間完成分塊。在糟糕的網(wǎng)絡(luò)條件下，比如網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，GRANDPA可以在分區(qū)解析時一次性完成大量的塊(理論上是數(shù)百萬個)。

GRANDPA背后的關(guān)鍵是將區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)納入共識算法。當(dāng)考慮一個區(qū)塊是否有效時，依賴于要考慮該區(qū)塊的父塊的有效性。此區(qū)塊有效即父塊有效，依此類推。另外，參與者不對單個區(qū)塊進(jìn)行投票，而是讓參與者對他們認(rèn)為有效的最高區(qū)塊進(jìn)行投票，并且GRANDPA算法將利用表決的方式將投票應(yīng)用到之前所有的區(qū)塊。之后GRANDPA算法將確定投票數(shù)量大于2/3的最佳區(qū)塊，并生成最終證明(proof-of-finality)。最終證明是通過獲得多數(shù)票并將它們捆綁在一起成為一條消息來構(gòu)造的。

換句話說，只要有超過2/3的驗證人證明鏈種包含了某個特定區(qū)塊，所有和該區(qū)塊的相聯(lián)的區(qū)塊也就獲得最終確認(rèn)。

那么擁有投票權(quán)的驗證人會作弊嗎？首先，驗證人運行的時全節(jié)點，負(fù)責(zé)驗證和增加區(qū)塊到 中繼鏈中，2/3保障只有符合全網(wǎng)大多數(shù)節(jié)點的利益的事物才會被確認(rèn)。其次，在網(wǎng)絡(luò)中還有提名人和校對人（釣魚人）角色，驗證人作弊將受到校對人的制約，并將失去提名人的信任。

總體上，BABE算法負(fù)責(zé)出塊，GRANDPA算法負(fù)責(zé)確認(rèn)，在2/3遞歸確定原則的進(jìn)行下，區(qū)塊整體效率就獲得質(zhì)的提升。中繼鏈?zhǔn)荘olkadot網(wǎng)絡(luò)的核心，它確保平行鏈和平行鏈之間傳遞信息。信息可以是 交易或任何類型數(shù)據(jù)。IPSE 2.0平行鏈構(gòu)建之后，在BABE+GRANDPA混合共識算法的作用下，將獲得高的消息傳遞效率，并同時能共享共識安全。

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