雪崩协议为何引起关注？

1介绍

近日，Avalanche主网正式上市，奥克斯也已上架原代Avalanche币 avax。Avalanche，曾经被称为“共识协议3.0”，现在又回到了公众的视野。Avalanche为何吸引了如此多的市场关注？

从2015年5月起，康奈尔大学发表了一篇题为《从雪花到Avalanche》的论文：一种新的亚稳共识家族，在市场上引发了Avalanche般的快速反应，成为一种颠覆性的技术创新，堪比中本的pow机制和以太坊智能合约。

2结合早期协议的优点和缺点

正如康奈尔大学的emingunsirer教授所说：“Avalanche描述了一个新的共识协议，它将中本共识协议与经典共识协议相结合，这是一个重大突破。”在此之前，经典的一致性协议和Nakamoto共识协议是解决分布式系统中拜占庭问题的两种主要的协商一致协议。

分布式系统中的一致性问题一直是计算机科学领域的一个重要课题，拜占庭一般问题是其中最重要的一个。在战争期间，当军队中可能有叛徒和间谍时，忠诚的将军们如何才能达成协议是拜占庭将军们的问题。经典的一致性协议是由图灵奖得主Lambert提出的，具有很强的一致性和高效性，但也存在通信成本高、节点不能自由访问等缺点。

图1:pbft的工作原理

来源：区块链技术指南，okex research

著名的Nakamoto共识协议创造性地利用概率来保证实际操作的一致性，解决了节点不能自由进出的问题，但成本高的问题一直没有得到解决。

Nakamo一致同意工作原则：图2

来源：okex research

Avalanche一致性协议结合了两类协议的优点：借鉴了Nakamoto协议的概率安全保证设计，增加了BFT属性，提高了系统的效率和安全性。

3Avalanche原理：从雪花到Avalanche

正如Avalanche白皮书提到了从“雪花”到“Avalanche”的过程，Avalanche的四个子协议也从最简单的slush协议逐步完善为雪花、雪球和Avalanche，形成了从“雪花”到“Avalanche”的质变。

默契：一切的开始

雪泥方案是最基本的“雪泥”，通过多次随机抽样来达成共识。为了便于理解，我们以投票确认颜色为例。达成共识的步骤如下：

（1） 在初始状态下，所有节点都不着色；

（2） 当节点a接收到消息时，未着色节点将信息颜色设置为自己的颜色，并请求其他节点的颜色；

（3） 未着色的节点B接收到查询，将自身染成相同的颜色并回答；有色节点C在被询问时回复其自身的颜色；

（4） 在接收到多个响应后，如果大多数颜色与其自身的颜色一致，则节点a不会更改颜色。否则，它会改变颜色，也就是说，它用大多数其他节点的颜色反馈来修正自己的颜色。

Slush协议解决了经典一致性协议通信开销大的问题，并通过部分采样避免了Nakamoto共识协议的高能耗问题。后续协议的改进主要是为了增强协商一致协议的安全性。

3.2节。”雪花协议：初步改进

在存在拜占庭节点的情况下，slush不能提供强大的安全保证。因此，雪花作为一种升级协议引入了计数器，提高了系统的安全性。

具体地说，网络中的攻击节点故意传播错误的颜色，这可能导致错误颜色在某一轮的流氓统计中出现。然而，雪花计数器统计某一颜色连续出现的次数。只有当某个颜色在一行中出现多次时，该节点才能更改其自身的颜色。这样既避免了拜占庭节点的干扰，又保证了系统的安全性和活动性。

3.3节。”“雪球”雪球协议：深度升级

雪球在雪花的基础上更进一步。为了提高系统的安全性，引入了一种类似信用评分的系统。

具体来说，雪花协议的改进如下：

（1） 每一次查询成功，节点会给颜色的信任度加1分；

（2） 节点将切换到信任度较高的颜色。

Snowball协议不仅比snowflake更难被攻击，而且更容易扩展到多命令协议。

Avalanche协议：量变到质变

最终老板Avalanche将DAG添加到snowball中以记录所有事务状态。在DAG中，如果要投票给从创建点到节点的路径中的所有节点，只需要投票给节点，这样可以大大提高效率。其次，DAG具有类似区块链的链结构来记录交易信息，使得过去的交易信息不易被篡改，进一步提高了安全性。

图3:DAG示意图

来源：雪花到Avalanche，okex research

3.5条。Avalanche协议：一套完整的先前协议

它吸收了早期两个共识协议的优点，并通过四个层次的逐步改进，使Avalanche协议具有许多优良的特性。

（1） 高效的可扩展性：轻量级、可扩展、低延迟；

（2） 高拜占庭容错：即使网络中超过50%的节点是拜占庭节点，网络仍然是安全的；

（3） 静态绿色：与POW机制不同，Avalanche协议不浪费任何资源；

（4） 低通信成本：Avalanche协议比传统的一致性协议具有更低的通信复杂度。

4零确认事务与Avalanche协议

当Avalanche第一次被引入时，Avalanche协议和零确认事务之间没有任何关系。然而，2018年12月前后，BCH社区技术人员Chris PACIA发表文章称，Avalanche协议可以保证零确认交易的安全性，引起了市场的广泛关注。

Avalanche协议的确定需要多次采样。为了缩短确认时间，必须对采样次数进行限制，这意味着当恶意节点超过一定比例时，诚实节点在有限的采样中无法达成共识。因此，chrispacia认为可以引入pow机制来保护网络安全，防止黑客攻击过多的节点。

5Avalanche状态：大众期待

自2018年Avalanche白皮书发布以来，已被众多风投公司广泛接受。2019年，avalanche agreement AVA从a16z、polychain capital等机构获得600万美元融资。2020年6月，AVA lab代表币完成了另一笔1200万美元的私募股权融资。同年7月，获得iosg ventures的战略投资，并就中国市场未来发展达成独家战略合作协议。据最新消息，阿凡达公开募股将于7月8日开盘。

6结论

Avalanche结合了早期两个共识协议的优点并改进了它们的缺点。它具有可扩展性强、静态绿色、通信成本低等优点。同时，从烂泥到Avalanche，逐步完善，推出柜台、信誉、DAG等，实现零确认交易成为可能。