瑞波(Ripple)概述及其共識機制

瑞波(Ripple)概述及其共識機制

瑞波(Ripple)是開放源碼的點到點支付網絡協議,可以實現去中心化的貨幣兌換、支付與清算功能。瑞波幣(XRP)是當今世界總市值排名第三的加密貨幣,其主要應用在金融行業,由Opencoin公司開發。

如今全球跨境轉賬存在的核心問題是:轉賬門檻高、確認時間長、手續費高以及難以兼容跨系統轉賬。Ripple著力解決這些問題,應用區塊鏈技術,顯著地提高了轉賬和支付的速度及安全性,並顯著降低了跨境轉賬手續費。

比特幣交易至少要1個小時,以太幣要2分鐘以上,據瑞波網站顯示,瑞波幣只需要4秒

網關和瑞波幣

網關是資金進出瑞波(Ripple)系統的通道。它像一箇中介,在瑞波(Ripple)系統中人們可以通過這個中介將各類貨幣(不論是各國法幣,還是比特幣等虛擬貨幣)充值或提取。只要兩個用戶(無論是否認識)同時都信任同一個網關,這兩人之間的轉賬就可以進行。如果“網關”是由大銀行或大金融機構充任,那麼這個信任鏈是很容易建立起來的。“網關”的引入解決了陌生用戶之間的信任問題。

瑞波幣(XRP)是瑞波(Ripple)系統內的基礎貨幣,且是一箇中介貨幣,是各類貨幣之間兌換的中間品。瑞波幣可以在任意網關之間自由流通。瑞波幣(XRP)的另外一個功能是阻止垃圾請求攻擊,保障系統安全運行。

瑞波幣是瑞波實驗室發行的,總量固定為1000億枚,無需挖礦,瑞波大部分都是通過免費分發的形式送出的。主要形式有:對社區用戶的免費贈送、大戶批發、對內部員工以工資形式發放、對合作機構的免費贈送等。Ripple Labs 持有770億XRP,Ripple Labs稱,為了讓Ripple協議有更多的參與者,他們將逐步將其中的550億XRP捐贈給這一系統中的用戶,自己留下220億。瑞波幣的這一中心化的發幣方式,也廣受人們詬病。

瑞波幣(XRP)最小的單位稱為一滴(drop)。1000000滴等於1 XRP,1XRP=1000000dXRP。

XRP在Ripple系統中有主要橋樑貨幣和有保障安全的功能,其中保障安全的功能是不可或缺的,這要求參與這個協議的網關都必須持有XRP。由於每次交易都將銷燬少量XRP,這就意味著XRP的數量會逐漸減少。

共識機制

我們先來了解幾個概念:

驗證節點(Server):這個驗證節點運行著Ripple驗證軟件,其參與共識過程,這裡要注意驗證軟件不同於Ripple客戶端軟件,客戶端軟件是用戶發送和接受資金所用。

賬單(Ledger):每個用戶的賬戶資金信息。隨著共識過程而隨時更新。

最後關閉賬單(Last-Closed Ledger):當前網絡最後達成共識的賬單,其展現了目前網絡的狀態。

開放賬單(Open Ledger):單個節點賬單的當前狀態(每個節點都有自己的開放賬單)。其中包含還沒有達成共識的一些交易。

可信任節點列表(Unique Node List,UNL):每個驗證節點都預先配置了一份可信任節點名單,在名單上的節點可對交易達成進行投票。

申請人(Proposer):任何驗證節點都可以廣播交易,使其包含在共識過程中,當一輪新的共識開始時,每個驗證節點試圖加入每一個有效交易。但是,在共識過程中,只有驗證節點的可信任節點名單上提出的申請才可以加入共識。

下面來介紹瑞波協議共識機制(The Ripple Protocol consensus algorithm ,RPCA),其最基本理論是異步拜占庭容錯算法

(1) 在共識開始時,每個驗證節點把所有合法交易彙總成交易候選集(candidate set)。這個交易候選集裡面除了包含新交易外,還包括之前共識過程無法確認而遺留下來的交易。

(2) 每個節點對它信任節點列表中的 “候選集”做一個合併,並對每一個交易進行投票(與驗證節點本地的候選集對比)。

(3) 當交易獲得一定比例(預先設定的比例)的“是”投票時,進入下一輪投票,當沒有達到這個比例時,要麼被拋棄,要麼進入下一次共識開始的候選集。

(4) 經過最終一輪的投票,驗證節點把得到 80%以上投票的信任節點列表中的交易寫入賬單,賬單關閉,這個賬單就是最後關閉賬單(Last-Closed Ledger)。

瑞波(Ripple)概述及其共識機制

瑞波共識過程

當虛假交易想要加入最後關閉賬單時,該虛假交易也需要得到80%的投票,正常情況,誠實節點不會給虛假交易投票,只有當該虛假交易的製造者掌控了80%以上的驗證節點,該虛假交易才有可能加入最後關閉賬單,如果攻擊者掌握了80%的驗證節點,那麼這個區塊鏈(賬單)也就失去了價值。因此,從理論上來看,瑞波的共識機制具有一定的安全性。


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