震惊!听说它在技术上碾压区块链?

近日马斯克在推特上的言论搅动得整个虚拟货币市场风云涌动。马斯克于5月13日突然发推,表示对“大量使用”煤炭和其他碳密集型能源来产生挖掘数字货币所需的电力感到担忧,至今日比特币市值缩水过半。

一方面,比特币背后的去中心化区块链技术被很多人认为是打破信息孤岛、改变商业生态的未来技术方向;另一方面,也正如马斯克所说的那样,区块链的能耗问题成为了制约其进一步发展的重要因素。区块链中区块的生成需要处理器进行大量的数学计算,而这是非常消耗能源的。读者朋友们可以猜一猜,如果把比特币当做一个国家,与世界各国耗电量做比较,它的排名能达到多高?事实上,截至2021年5月,比特币所消耗的能源已十分接近全球耗电量排名第25位的越南。

面对传统区块链所产生的能源、性能等问题,众多顶尖学者和公司都在寻求找到解决和替代办法。目前主流的替代方法主要有两个,一是有向无环图(DAG),二是由Swirlds所开发的哈希图(Hashgraph),本文将主要介绍Hashgraph的有关内容。

首先,什么是Hashgraph?利蒙·贝尔德(LeeMon Baird)博士是Hedera Hashgraph的首任科学家兼联合创始人,传说中CMU史上最快拿到博士的人,也是成功的创业者、企业家。他在2011年开始研究Hashgraph技术,希望能达到理论上安全性的最高值,同时使它的性能达到最大,于2015年他成功解决这个问题。根据白皮书定义,Hashgraph是一种数据结构和共识算法。Hashgraph不是数字货币,也不是区块链(因为它其实是DAG图,并非是链式结构),严格说也不单单是协议。哈希图更像是一个底层的出块层而非一个完整的系统。哈希图的SDK中包含一个数字货币的Demo,但那仅仅用于演示证明Hashgraph可以用于构建数字货币。Hashgraph能为分布式APP提供高效、公平、安全的基础设施。高吞吐量和异步拜占庭容错(ABFT)的特点,使得Hashgraph在公链和私有链领域都有潜在的使用价值,并且,在保证去中心化的同时不需要繁重的工作量证明。

那么Hashgraph相比传统区块链,又有着哪些优势呢?第一是超快速交易。据项目方公开信息,Hedera Hashgraph目前的交易速度可达每秒10万笔,远超比特币每秒7笔、以太坊每秒15笔的交易速度。Hashgraph是如何做到如此快的交易速度的呢?打个比方,区块链就像一颗有主干的树,要不断剪掉枝枝叉叉,保持主干的健壮成长。区块链通过区块的链接形成一条单一的合法主链,如果有分叉,比如两个矿工同时创建两个区块,区块链最终选择其中的一个区块,另外一个会被抛弃。也就是上面说到的剪掉枝叉。Hashgraph则完全不同,它不仅不剪枝,而且它还会编织交错回来。Hashgraph的每个事件(类似于“区块”)都不会被抛弃。所有枝节都持续存在,最终重新组合成为一个整体。,以实现更高的效率和更低的交易费用。

第二个优势是安全。Hashgraph是一个ABFT系统,没有一个节点可以阻止网络达成共识或者在达成共识之后修改数据,号称能达到银行级别的安全性。Hedera Hashgraph所使用异步拜占庭容错 (ABFT)是拜占庭容错 (BFT) 的延伸,旨在解决 BFT 的一些问题。“异步”部分克服了容错的挑战,即时序。多种形式的拜占庭容错假设在达成共识时,存在消息延迟的最大阈值。ABFT 网络消除了这种假设,并允许丢失或无限期延迟某些消息。这意味着,如果某些黑客使用僵尸网络、DDoS攻击和恶意防火墙来干扰、延迟信息的传递,Hedera Hashgraph 仍然能够达成共识。

第三个优势是公平性,Hashgraph通过数学方法,采用一致的时间戳,使得每一个事件以及时间里的交易都有顺序,这也意味着任何人都不能操纵交易的秩序,从而保证了公平性的特征。

当然,还有一个显著优势是更小的能源需求。传统区块链所支持下的比特币单笔交易的耗电量约为885千瓦时。还有改进了算法的以太坊,单笔交易的耗电量约为102千瓦时。那么读者可以猜猜看Hashgraph的表现如何呢?是50,抑或是30?根据官网的数据,Hashgraph单笔交易的耗电量仅为0.00017千瓦时。也就是说,Hashgraph的耗电量仅占比特币的五百万分之一,以太坊的六十万分之一!

为什么Hashgraph能具备以上提到的多种优势呢?这就不得不提到Hashgraph的两大核心算法技术了,即谣言算法(Gossip about Gossip)和虚拟投票(Virtual Voting)。

什么是谣言算法?该算法也被译为八卦算法。什么?你问这里的“八卦”和平时看娱乐新闻吃瓜的那个“八卦”有什么关系?某种程度上说,其算法运行原理和娱乐八卦有着相同之处。举个例子,我(一个节点)知道了一个娱乐圈的大八卦(即交易信息),那么我会向周边的朋友们分享这一个八卦,而朋友们(其他节点)也会在这个八卦里加入他们所知道的其他信息,向他们的朋友分享(消息在节点间不断传播),很快大家都知道了这个八卦,也成功登上了热搜(达成共识)。

什么是虚拟投票?一旦Hashgraph准备就绪,很容易知道节点的投票对象,因为我们知道每个节点拥有的信息以及何时知道它。因此,这些数据可以用作投票算法的输入,找出哪些交易迅速达成一致性。描述的这个过程名为虚拟投票。

Hashgraph实际上由一个理事会所负责管理,这个理事会由一些世界上最大的全球性公司组成,比如我们熟知的谷歌、IBM、波音等。理事会会负责治理委员会的选举、制定政策、规范网络代币、批准平台代码库的更改等。这个理事会最终将有39名理事会成员,每个议员最初可以执政三年,如果第二次当选,他们有机会再次执政3年。六年后,需要选出一名新的理事会成员。这是一个防止巩固的设置,使 Hedera Hashgraph受益于来自各个行业的广泛投入,使其保持真正的多样化。在此同时,理事会的设置还进一步增强了人们对该项目的信任,因为这些全球性公司不会冒损失自身声誉的风险而损害该项目。

引用德国电信公司高级副总裁John Calian的一段话,“Hedera创建了一个公共分布式账本和管理委员会,以确保长期稳定、分布式治理和安全。我们很高兴成为Hedera管理委员会的初始管理成员,帮助引导这项重要技术被市场采用。”

正如其官网所写的那样,Hedera Hashgraph旨在”为所有人打造一个可信、安全、有实力的数字未来”。Hashgraph凭借其技术优势,获得了众多国际公司的青睐与合作,目前已是商业应用最广泛的公链,在区块链的未来发展中将占据重要地位。

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