第2課

深入理解 Algorand 区块链

"Re-keying" 在 Algorand 中的概念是一种创新功能,Re-keying 功能在多个方面增强了安全性;使用户能够更好地控制其账户和资产。

Algorand 中的纯权益证明(PPoS)机制

与传统PoS和PoW系统的不同之处

Algorand的纯权益证明(PPoS)机制与传统的权益证明(PoS)和工作量证明(PoW)系统有着显著的不同。在传统的PoS系统中,验证者根据他们持有的加密货币数量以及愿意用作抵押品的数量来进行选择。这有时可能导致中心化,因为那些拥有更多持仓的人有更高的可能性被选为验证者。另一方面,像比特币一样的PoW系统若需要解决复杂的数学难题,需要大量的计算能力和能源消耗。

然而,Algorand的PPoS通过允许所有持有其原生代币Algo的人参与共识过程,无论他们的持仓规模如何,来实现了这一过程的民主化。这种包容性确保了被选中提出区块或投票的机会更加均匀地分布在其用户群体中,而不是集中在少数拥有大量持仓或大量计算资源的人中间。

对高交易吞吐量和网络效率的贡献

Algorand的PPoS机制对于高交易吞吐量(TPS)和网络效率做出了重要贡献。在这个系统中,区块验证和添加的过程被简化了。由于不需要像PoW系统那样的大量计算工作,区块可以更快地被处理和添加到区块链中。这种高效性使得Algorand能够处理大量的每秒交易,使其成为一个高度可扩展的区块链平台。

此外,PPoS共识机制的轻量级特性,不需要验证者进行耗能的计算,使得交易处理更快、更高效。这种效率对于需要快速确认的应用非常重要,比如金融交易或实时运行的去中心化应用。

能源效率与可持续性

Algorand的PPoS的能源效率是其最显著的优点之一,特别是与高能耗的PoW机制相比。PPoS不需要验证者解决复杂的加密难题,这通常需要大量的电力和专用硬件。因此,Algorand的区块链以更小的碳足迹运行,与对更环境可持续的区块链技术的需求相一致。

这种可持续发展的方法不仅减少了区块链的整体能源消耗,而且使参与者更容易获得和成本更低。通过消除对专用挖矿硬件和相关高能耗的需求,Algorand的PPoS系统将参与权开放给更广泛的用户群体,促进了区块链的去中心化和民主化。

Algorand 中的拜占庭协议(Byzantine Agreement Protocol)

拜占庭协议的具体细节

Algorand采用的拜占庭协议是一种复杂的共识机制,旨在实现分布式参与方的一致,即使存在一些可能恶意或不可预测的节点。该协议是Algorand区块链架构的核心组成部分,并且被巧妙地融入了其纯权益证明(PPoS)系统中。

与传统的共识机制通常需要超过三分之二的多数来进行决策不同,Algorand的拜占庭协议被设计为能够在网络的部分节点不诚实或有故障的情况下有效运行。这是通过一系列的轮次和投票来实现的,其中用户被随机且保密地选择来提出区块并对其进行投票。选择是基于用户在Algo代币中的权益,并由可验证随机函数(VRF)进行管理,确保选择过程的公平性和不可预测性。

在实现共识方面的效率

Algorand的拜占庭协议在高效实现共识方面表现出色。其设计允许在账本状态上快速达成一致,这对于保持高交易吞吐量和响应迅速的网络至关重要。这种效率主要归功于该协议能够在潜在的对抗行为中快速且安全地验证交易和区块。

该协议通过要求只需诚实质押的多数,而不是节点的多数,来减轻恶意行为的影响,从而达成共识。这种方法不仅加快了共识过程,还确保其对网络中的部分协调攻击或故障具有韧性。

在网络安全和稳定中扮演的角色

拜占庭协议在维护Algorand网络的安全和稳定方面发挥着关键作用。通过设计,它可以防范各种安全威胁,包括双重支付、分叉风险和多数攻击。随机选择参与者来提出和投票区块,并且保持这一选择的机密性,确保攻击者无法预测或轻易影响共识过程。

此外,该协议通过确保即使在不利条件下(如网络分区或存在恶意节点)也能达成共识,为网络的稳定性做出了贡献。这种弹性对于维护Algorand区块链的信任和可靠性至关重要,尤其是对于需要高度安全性和可用性的应用程序。

理解 Algorand 中的可验证随机函数 (VRF)

VRF的功能和实现

Algorand区块链的核心是Verifiable Random Function(可验证随机函数,简称VRF)的实现。Algorand的VRF已经发布了源代码,它使用一个秘密密钥和一个值来产生一个伪随机输出,并附带一个可以被任何人验证的证明。这个函数类似于一个彩票系统,在共识机制中起着关键作用,用于选择区块提案的领导者和投票区块的委员会成员。一个账户的VRF输出从二项分布中进行采样,有效地将用户账户中的每个Algo视为选票彩票中的一个独立参与者。这意味着拥有更多Algo的账户被选中的机会更大,确保了过程的公平性和安全性,并防止了通过创建多个账户获得任何潜在优势的可能性。

参与和状态证明密钥

要参与共识协议,用户账户必须在线并配备特定的密钥。Algorand区分了用于交易的消费密钥和用于共识的参与密钥。用户生成并注册一组指定轮数的参与密钥。此外,他们还为每一轮创建临时密钥,用于签署消息,然后在使用后删除。这个系统增强了安全性,确保用户的代币即使节点被入侵,也能保持安全。此外,用户还生成状态证明密钥,这些密钥从go-algorand 3.4.2版本开始用于创建后量子安全的状态证明。这些证明对于需要在不运行完整参与节点的情况下以密码方式验证区块链状态的应用程序非常重要。

三阶段共识流程

Algorand的共识流程包括三个步骤:提议、软投票和认证投票。在区块提议阶段,通过VRF以加权抽签的方式选择账户来提议新的区块,选择的依据是账户中Algos的数量。软投票阶段将提议的数量缩减至一个,确保只有一个区块被认证。节点比较每个提议的VRF哈希值,并传播具有最低哈希值的提议。委员会成员由VRF选择,根据其Algos进行加权投票。最后,认证投票阶段涉及对所选的区块提议进行问题检查,并通过类似的投票过程进行认证,如果有效。这些步骤通过使用VRF和参与密钥进行加密安全和验证,确保了Algorand区块链的完整性、安全性和去中心化。

ALGO 质押和奖励

Algorand 共识机制中的质押过程

在Algorand网络中,将ALGO代币质押的过程是简单且包容性强的,与其纯权益证明(PPoS)共识机制紧密结合。与传统的质押模型不同,传统质押模型可能要求验证者锁定大量代币,而Algorand允许持有其本土代币Algo的任何持有人参与共识过程,不论其持有量的大小。

要质押ALGO,用户只需将代币保存在在线并参与网络共识过程的钱包中。这个过程不需要锁定或冻结代币,使用户能够灵活地使用或转移其Algos而无需受到限制。这种质押方法直接与网络的安全性相关联;质押的ALGO越多,网络就越安全和去中心化。

质押奖励系统

Algorand的质押奖励系统旨在激励用户参与网络。奖励按照持有的ALGO数量比例分配给所有持有者,这意味着每个参与者都能分享奖励,无论质押的金额多少。这个系统鼓励广泛参与,增强了网络的去中心化和安全性。

奖励在一段时间(一定数量的区块出块后)结束时分发,确保参与者定期且可预测地获得奖励。这种模式促进了奖励的公平分配,与只有富人或拥有大量计算资源的人受益的系统形成对比。

与其他区块链网络的比较

与其他区块链网络相比,Algorand的质押模型在几个方面独具特色:

  • 包容性和可访问性:与那些只允许持有大量代币或拥有大量计算资源的网络不同,Algorand允许任何持有ALGO代币的人参与共识过程,无论其持有代币的规模如何。
  • 无锁定期:许多其他的质押模型要求用户锁定其代币一段时间,在此期间不能使用或转移其资产。Algorand的模型没有这样的要求,为用户提供更高的流动性和灵活性。
  • 公平的奖励分配:尽管一些网络主要向验证者或大量代币持有者提供奖励,但Algorand的奖励分配方法使得所有持有ALGO代币的人都有机会获得奖励,实现了收益潜力的民主化。
  • 能源效率:与工作量证明网络相比,Algorand的PPoS机制更加节能,挖矿过程需要消耗较少的能源。
    总之,Algorand的权益投票机制是其PPoS共识机制的重要组成部分,提供了一种可访问、民主和节能的模型。这种方法不仅保障和稳定了网络,还确保了公平的奖励分配,使Algorand在区块链权益投票模型的领域中独树一帜。

Algorand 中的 Re-keying(重新键入) 功能

Re-Keying 介绍

“Re-keying” 在 Algorand 中的概念是一种创新功能,为区块链交易增加了额外的灵活性和安全性。Re-keying 允许 Algorand 用户在不改变其公共地址的情况下更改其私钥。基本上,这意味着用户可以在区块链上保持其已建立的身份,由其公共地址表示,同时更新或更改相关的私钥。

安全和便利的好处

Re-keying 功能在多个方面增强了安全性。首先,它允许用户迅速应对安全威胁。如果用户怀疑他们的私钥已被泄露,他们可以迅速更改而无需将资产转移到新账户。这种快速响应机制显著减少了潜在安全漏洞的时间窗口。

此外,re-keying 提供了一个便捷的解决方案,适用于需要更改密钥管理协议或更新安全实践而不中断区块链操作的组织或个人。例如,公司可以在定期安全更新或人员变动中无缝过渡到一组新的私钥,而无需更改钱包地址并更新所有相关联系人或智能合约。

加强用户对账户和资产的控制

Re-keying 使用户能够更好地控制其账户和资产。它使用户能够在区块链上保持公共地址的连续性,同时具有更改控制访问这些地址的私钥的灵活性。这一特性在用户的私钥由第三方服务或多重签名设置管理的情况下尤为有用。在这种情况下,re-keying 允许更改私钥的管理方式,而不影响链上身份或中断相关服务。

此外,re-keying 可用于高级安全策略,例如定期轮换密钥以增强安全性,或设置分层密钥管理系统,其中密钥可以被委托和轮换,而不影响区块链账户的公开方面。

免責聲明
* 投資有風險,入市須謹慎。本課程不作為投資理財建議。
* 本課程由入駐Gate Learn的作者創作,觀點僅代表作者本人,絕不代表Gate Learn讚同其觀點或證實其描述。
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第2課

深入理解 Algorand 区块链

"Re-keying" 在 Algorand 中的概念是一种创新功能,Re-keying 功能在多个方面增强了安全性;使用户能够更好地控制其账户和资产。

Algorand 中的纯权益证明(PPoS)机制

与传统PoS和PoW系统的不同之处

Algorand的纯权益证明(PPoS)机制与传统的权益证明(PoS)和工作量证明(PoW)系统有着显著的不同。在传统的PoS系统中,验证者根据他们持有的加密货币数量以及愿意用作抵押品的数量来进行选择。这有时可能导致中心化,因为那些拥有更多持仓的人有更高的可能性被选为验证者。另一方面,像比特币一样的PoW系统若需要解决复杂的数学难题,需要大量的计算能力和能源消耗。

然而,Algorand的PPoS通过允许所有持有其原生代币Algo的人参与共识过程,无论他们的持仓规模如何,来实现了这一过程的民主化。这种包容性确保了被选中提出区块或投票的机会更加均匀地分布在其用户群体中,而不是集中在少数拥有大量持仓或大量计算资源的人中间。

对高交易吞吐量和网络效率的贡献

Algorand的PPoS机制对于高交易吞吐量(TPS)和网络效率做出了重要贡献。在这个系统中,区块验证和添加的过程被简化了。由于不需要像PoW系统那样的大量计算工作,区块可以更快地被处理和添加到区块链中。这种高效性使得Algorand能够处理大量的每秒交易,使其成为一个高度可扩展的区块链平台。

此外,PPoS共识机制的轻量级特性,不需要验证者进行耗能的计算,使得交易处理更快、更高效。这种效率对于需要快速确认的应用非常重要,比如金融交易或实时运行的去中心化应用。

能源效率与可持续性

Algorand的PPoS的能源效率是其最显著的优点之一,特别是与高能耗的PoW机制相比。PPoS不需要验证者解决复杂的加密难题,这通常需要大量的电力和专用硬件。因此,Algorand的区块链以更小的碳足迹运行,与对更环境可持续的区块链技术的需求相一致。

这种可持续发展的方法不仅减少了区块链的整体能源消耗,而且使参与者更容易获得和成本更低。通过消除对专用挖矿硬件和相关高能耗的需求,Algorand的PPoS系统将参与权开放给更广泛的用户群体,促进了区块链的去中心化和民主化。

Algorand 中的拜占庭协议(Byzantine Agreement Protocol)

拜占庭协议的具体细节

Algorand采用的拜占庭协议是一种复杂的共识机制,旨在实现分布式参与方的一致,即使存在一些可能恶意或不可预测的节点。该协议是Algorand区块链架构的核心组成部分,并且被巧妙地融入了其纯权益证明(PPoS)系统中。

与传统的共识机制通常需要超过三分之二的多数来进行决策不同,Algorand的拜占庭协议被设计为能够在网络的部分节点不诚实或有故障的情况下有效运行。这是通过一系列的轮次和投票来实现的,其中用户被随机且保密地选择来提出区块并对其进行投票。选择是基于用户在Algo代币中的权益,并由可验证随机函数(VRF)进行管理,确保选择过程的公平性和不可预测性。

在实现共识方面的效率

Algorand的拜占庭协议在高效实现共识方面表现出色。其设计允许在账本状态上快速达成一致,这对于保持高交易吞吐量和响应迅速的网络至关重要。这种效率主要归功于该协议能够在潜在的对抗行为中快速且安全地验证交易和区块。

该协议通过要求只需诚实质押的多数,而不是节点的多数,来减轻恶意行为的影响,从而达成共识。这种方法不仅加快了共识过程,还确保其对网络中的部分协调攻击或故障具有韧性。

在网络安全和稳定中扮演的角色

拜占庭协议在维护Algorand网络的安全和稳定方面发挥着关键作用。通过设计,它可以防范各种安全威胁,包括双重支付、分叉风险和多数攻击。随机选择参与者来提出和投票区块,并且保持这一选择的机密性,确保攻击者无法预测或轻易影响共识过程。

此外,该协议通过确保即使在不利条件下(如网络分区或存在恶意节点)也能达成共识,为网络的稳定性做出了贡献。这种弹性对于维护Algorand区块链的信任和可靠性至关重要,尤其是对于需要高度安全性和可用性的应用程序。

理解 Algorand 中的可验证随机函数 (VRF)

VRF的功能和实现

Algorand区块链的核心是Verifiable Random Function(可验证随机函数,简称VRF)的实现。Algorand的VRF已经发布了源代码,它使用一个秘密密钥和一个值来产生一个伪随机输出,并附带一个可以被任何人验证的证明。这个函数类似于一个彩票系统,在共识机制中起着关键作用,用于选择区块提案的领导者和投票区块的委员会成员。一个账户的VRF输出从二项分布中进行采样,有效地将用户账户中的每个Algo视为选票彩票中的一个独立参与者。这意味着拥有更多Algo的账户被选中的机会更大,确保了过程的公平性和安全性,并防止了通过创建多个账户获得任何潜在优势的可能性。

参与和状态证明密钥

要参与共识协议,用户账户必须在线并配备特定的密钥。Algorand区分了用于交易的消费密钥和用于共识的参与密钥。用户生成并注册一组指定轮数的参与密钥。此外,他们还为每一轮创建临时密钥,用于签署消息,然后在使用后删除。这个系统增强了安全性,确保用户的代币即使节点被入侵,也能保持安全。此外,用户还生成状态证明密钥,这些密钥从go-algorand 3.4.2版本开始用于创建后量子安全的状态证明。这些证明对于需要在不运行完整参与节点的情况下以密码方式验证区块链状态的应用程序非常重要。

三阶段共识流程

Algorand的共识流程包括三个步骤:提议、软投票和认证投票。在区块提议阶段,通过VRF以加权抽签的方式选择账户来提议新的区块,选择的依据是账户中Algos的数量。软投票阶段将提议的数量缩减至一个,确保只有一个区块被认证。节点比较每个提议的VRF哈希值,并传播具有最低哈希值的提议。委员会成员由VRF选择,根据其Algos进行加权投票。最后,认证投票阶段涉及对所选的区块提议进行问题检查,并通过类似的投票过程进行认证,如果有效。这些步骤通过使用VRF和参与密钥进行加密安全和验证,确保了Algorand区块链的完整性、安全性和去中心化。

ALGO 质押和奖励

Algorand 共识机制中的质押过程

在Algorand网络中,将ALGO代币质押的过程是简单且包容性强的,与其纯权益证明(PPoS)共识机制紧密结合。与传统的质押模型不同,传统质押模型可能要求验证者锁定大量代币,而Algorand允许持有其本土代币Algo的任何持有人参与共识过程,不论其持有量的大小。

要质押ALGO,用户只需将代币保存在在线并参与网络共识过程的钱包中。这个过程不需要锁定或冻结代币,使用户能够灵活地使用或转移其Algos而无需受到限制。这种质押方法直接与网络的安全性相关联;质押的ALGO越多,网络就越安全和去中心化。

质押奖励系统

Algorand的质押奖励系统旨在激励用户参与网络。奖励按照持有的ALGO数量比例分配给所有持有者,这意味着每个参与者都能分享奖励,无论质押的金额多少。这个系统鼓励广泛参与,增强了网络的去中心化和安全性。

奖励在一段时间(一定数量的区块出块后)结束时分发,确保参与者定期且可预测地获得奖励。这种模式促进了奖励的公平分配,与只有富人或拥有大量计算资源的人受益的系统形成对比。

与其他区块链网络的比较

与其他区块链网络相比,Algorand的质押模型在几个方面独具特色:

  • 包容性和可访问性:与那些只允许持有大量代币或拥有大量计算资源的网络不同,Algorand允许任何持有ALGO代币的人参与共识过程,无论其持有代币的规模如何。
  • 无锁定期:许多其他的质押模型要求用户锁定其代币一段时间,在此期间不能使用或转移其资产。Algorand的模型没有这样的要求,为用户提供更高的流动性和灵活性。
  • 公平的奖励分配:尽管一些网络主要向验证者或大量代币持有者提供奖励,但Algorand的奖励分配方法使得所有持有ALGO代币的人都有机会获得奖励,实现了收益潜力的民主化。
  • 能源效率:与工作量证明网络相比,Algorand的PPoS机制更加节能,挖矿过程需要消耗较少的能源。
    总之,Algorand的权益投票机制是其PPoS共识机制的重要组成部分,提供了一种可访问、民主和节能的模型。这种方法不仅保障和稳定了网络,还确保了公平的奖励分配,使Algorand在区块链权益投票模型的领域中独树一帜。

Algorand 中的 Re-keying(重新键入) 功能

Re-Keying 介绍

“Re-keying” 在 Algorand 中的概念是一种创新功能,为区块链交易增加了额外的灵活性和安全性。Re-keying 允许 Algorand 用户在不改变其公共地址的情况下更改其私钥。基本上,这意味着用户可以在区块链上保持其已建立的身份,由其公共地址表示,同时更新或更改相关的私钥。

安全和便利的好处

Re-keying 功能在多个方面增强了安全性。首先,它允许用户迅速应对安全威胁。如果用户怀疑他们的私钥已被泄露,他们可以迅速更改而无需将资产转移到新账户。这种快速响应机制显著减少了潜在安全漏洞的时间窗口。

此外,re-keying 提供了一个便捷的解决方案,适用于需要更改密钥管理协议或更新安全实践而不中断区块链操作的组织或个人。例如,公司可以在定期安全更新或人员变动中无缝过渡到一组新的私钥,而无需更改钱包地址并更新所有相关联系人或智能合约。

加强用户对账户和资产的控制

Re-keying 使用户能够更好地控制其账户和资产。它使用户能够在区块链上保持公共地址的连续性,同时具有更改控制访问这些地址的私钥的灵活性。这一特性在用户的私钥由第三方服务或多重签名设置管理的情况下尤为有用。在这种情况下,re-keying 允许更改私钥的管理方式,而不影响链上身份或中断相关服务。

此外,re-keying 可用于高级安全策略,例如定期轮换密钥以增强安全性,或设置分层密钥管理系统,其中密钥可以被委托和轮换,而不影响区块链账户的公开方面。

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