比特元:创新SPOS共识机制的交易所比特币钱包

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比特元采用了创新的SPOS即SafePOS共识机制,SPOS的创新及应用主要体现在两个方面。

其一就是通过Ticket选票机制实现POS共识。比特元通过Ticket实现POS的安全挖矿逻辑。用户使用钱包账户中BTY余额购票(挖矿权,目前3000个BTY对应1票),一票对应一个唯一的TicketID,同时拥有一份挖矿权;一个区块只能由一票挖出,实际的挖矿几率各票均分(如全网有N张票,则一张票挖到矿的几率为1/N)。

Ticket挖矿流程如下所示:钱包:定期检查账户中的BTY余额来购买票,当满足购票条件后构造一条买票交易发往区块链。共识:它会一直尝试使用本地持有的票去打包区块,一旦打包成功,是表示对应的Ticket持有人挖矿成功,并获得对应的区块奖励。智能合约:智能合约会把地址对应的票信息写入到区块链数据库,每一张Ticket都对应有一个唯一的TicketID,也会有一条数据记录在数据库。恶意节点,试图分叉比特元,或者任何系统能检测到的恶意行为,都可能会被惩罚,每次惩罚会损失20%的资产。挖矿必须以比特元基金会发布的标准钱包进行,篡改挖矿行为,如果被系统自动判定为恶意,都会给矿工造成巨大的损失。

比特元POS共识特点:(1)相较于POW、POC等共识机制免去了共识过程中不必要的资源浪费,如存储浪费、算力浪费等。(2)智能合约执行1/N的选票逻辑确保了出块的公平公正。(3)惩罚机制的设计,确保矿工正向运作,保证主网运行安全。

其二比特元在区块产生中能够产生公平的随机数,保证链上应用随机数调用的安全,体现Safe。针对游戏等应用场景,在区块链上为了体现公平性,就需要一个不能被预测的随机数,来保证公平公正。

目前的区块链大体有如下实现方案:(1)合约中调用外部中心化的随机数发生器获取随机数;(2)使用区块hash中的某些值原因在于:(1)区块链多节点之间智能合约执行结果是要求强一致的,如果合约从外部读取数据,是很有可能获取到不同结果的(比如网络原因导致有的节点读取正常,有的返回错误)进而导致分叉。(2)区块的哈希可以被控制,导致随机数被控制。由于一些区块链系统没有提供很好的随机数算法,所以很多DApp开发者会自己封装自认为完美的随机数算法导致随机数被预知。

针对以上两个弊端,比特元实现了在随机数上的优化:比特元在原来的随机数基础上引入了VRF(Verifiable Random Functions)可验证随机函数逻辑,使得随机性进一步增强,首先,用户使用钱包账户中的BTY购买票(Ticket),3000BTY对应一票。钱包同时生成一个randNum,哈希过后再结合钱包挖矿地址的私钥,票对应的index(一次可以买多张票)等元素再做两次哈希,得到一个公开哈希参数(pubHash):pubHash=hash(hash(privateKey:index:hash(randNum)))然后,新购买的票中包含这个pubHash以及randNum并存入区块链,这张票有12小时的成熟期,过了12小时才可以参与挖矿;接着共识算法从区块链中找到已经成熟的票(Ticket)开始打包。由于共识打包区块操作只在节点本地执行,所以它可以读取本地存储的私钥,算出一个私密哈希(privHash)并将这个参数放入到挖矿交易中:privHash=hash(privateKey:index:hash(randNum))最后,智能合约收到挖矿交易,对比hash(privHash)和pubHash的值,两者一致挖矿交易成功,对应的节点获得挖矿奖励,否则挖矿交易执行失败。

VRF关键术语:SK,PK:VRF中使用的公私钥对,SK为私钥,PK为公钥M:输入数据R:VRF哈希输出P:VRF证明Prover:证明者,拥有VRF

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