BM发文畅谈Cardano

译者：kzzz

原文地：https://steemit.com/cardamon/@dan/peer-review-of-cardano-s-ouroboros

声明：未经允许，在非用于商业和教育用途的前提下 (即，除了收取费用或商业目的)，如果注明原始出处并使用声明的版权，任何人可以使用、复制或发布本文内的任何内容。

最近我有机会回顾了一下Cardano在youtube上介绍共识算法的演示。在这里可以找到原文。市面上说Cardano和Ourobos的最主要的点首个“同行评定的”“数学上可证明安全的”pos共识算法。在阅读他们的论文时可以看出，对于那些熟悉BitShares 1.0，Graphene，Steem和EOS的人来说，ouroboros只是拷贝了dpos，然后做了一些适得其反的修改。事实上，他们的论文中有17次提到“πDPoS”，却没有提到或承认我以前的任何贡献。

在对Ouroboros做更多的技术审查之前，让我们看看它最终产品的性能。

块间隔

块间隔决定了直到第一个块包含一笔交易的延迟。这是建立在协议上的去中心应用响应性的下界。除非有低延迟和高确定性，否则像Steem和BitShares这样的应用是不可行的。

EOS: 0.5 秒

Steem/BitShares: 3 秒

Ouroboros: 20 秒

不可逆性

这个特性说的是人们必须等待多久才能确定一个交易不会被新的/更长的fork(发布出来排除该交易)撤销。不可逆性对于任何多步骤交易都非常重要。在付款确认之前，你是不想发货的。在先前的交易被锁定之前，您无法进行交易。去中心化交易所在一个延迟很高的平台上是不可行的。

EOS:

Steem/BitShares:

Ouroboros: > 5小时

Ouroboros不适合去中心化应用

如果我们假设Ouroboros在某种安全定义下是真的“更数字证明安全的”，那么它就没有什么实际价值，因为按照规定，安全性实际上是让步于实际情况的。这就像要求一件防弹背心“数学证明安全”，但却重达400磅。在某些时候，系统设计的时候，要优秀考虑其他因素。

不幸的是，我们不能简单地认为它已被证明是安全的。我将证明，尽管有相反的要求，但由于其设计中的错误假设，Ouroboros远没有想象那么安全。换句话说，Ouroboros是一种400磅的防弹背心，实际上并不能真正防住子弹。

dpos的组成部分（aka Ouroboros）

dpos算法分为两部分：

选择一组区块生产者

安排生产者到时间槽

选择区块生产者的过程通常来自于可能被委托的pos。 该组区块生产者定期更新。 在BitShares中，每个维护间隔（1小时）更新一次，在Steem和EOS则每轮更新一次（N个块，其中N被定义为集合中的生产者数量）。根据Charles Hoskinson在一次采访中的介绍， Ouroboros5天才更新一次。

一旦选择了一组生产者，他们会被分配到时间段中，他们可以生产区块也可以不生产。最具有共识的链将有最少的流失，因此它会是最长的链。在ouroboros他们称之为链的“密度”，但概念是相同的。

选择区块生产者

在Ouroboros下，任何想要成为生产者的人都可以被选而得到一个slot，这与他们拥有或代理给他们的股份数量成比例。这与Steem如何在每个组中选择1个生产者类似（也就是每分钟）。而Steem只能以这种方式在每21个时间槽(slot)中安排一个，而Ouroboros则用这个数学分布来安排所有的时间槽(slot)。在Ouroboros的情况下，只有那些授权给他们至少1％股份的人才有资格成为生产者，但是Steem没有下限。

将区块生产者安排到槽(slot)上

Steem和Ouroboros系统之间的主要区别在于Steem使用伪随机洗牌(shuffling)的确定性调度方式，Ouroboros使用从随机选择的股东委员会创建的可证明的随机性来源抽样方式。Oroboros非常重视对随机性的无信任源的需求，以确保生产者调度不受制于块生产者操纵区块内容以控制调度。

随机性解决安全问题

区块链安全的核心是知道在每一个确认窗口中，由一组不太可能串通共谋的实体来产生区块。不可逆转的时间取决于需要多长时间才能从2/3以上的潜在生产者得到输入。

如果生产者调度的顺序可以由生产者控制，则存在循环依赖。 这是Ouroboros这个名字的起源（一条吃自己的尾巴的蛇）。 Ouroboros设计的重点是确保2/3 +诚实的生产者可以不受干扰的被调度。 这就是为什么他们把一组生产者锁上几天，并使用一套可证明的随机的方式对他们进行调度，这样就没人能操纵这个过程。

Steem / BitShares / EOS

现有的DPOS链通过批准投票选出一组不太可能串通的实体，然后以伪随机顺序安排它们。 这种洗牌(shuffling)并不是真的需要，因为一旦他们每个参与一个块，一个2/3 +的共识就可以确定。 这就是EOS将彻底去除随机洗牌的原因。

在Ouroboros中，获得2/3 +股份的时间长度是“随机选择”的，是不知道的。 完全有可能在一些窗口中，所有的块生产者槽(slot)被随机分配给同一个生产者。虽然这在概率上是不太可能的，但是把一长串的区块分配给一起串谋的同伙，这是有可能的。

你可以把Ouroboros上的确认过程想象成一个随机增加的安装进度条。 有时候，它会迅速前进，有时候它会嘲笑你，尽管有新的块被生产出来，但没有取得任何真正的进展。

这给了Ouroboros不可预知的延迟，就像比特币一样。 在最好的情况下，2/3以上的股份可能被安排在六个区块内，但在平均情况下需要更长的时间，特别是如果有很多生产者拥有1％的权重或生产者拥有50％的权重，即使是随机的也会获得多次机会。

分发安全问题

之前我曾经提到BitShares、Steem和EOS是最去中心化的，因为它们具有每个最独特的确认窗口。在比特币中，6个区块确认窗口，平均情况下只有5个独特的个人确认一个区块（通常一个矿池至少在随机的6个区块窗口中得到两次机会）。在Steem中，14人每轮确认一个区块。

由于股权和投票是按帕累托原则分配的，我们知道Ouroboros将区块分配给生产者，如挖矿指定矿池。不太可能是100个生产者每个都有1％的代理股份。更有可能的是，将有不足20人拥有超过1％需认证的股份。此外，投票中存在投票悖论，投票给股份不足1％或更少的人的票是浪费。

在之前关于pos的文章中，我也表明，即使Ouroboros取消了1％的参与要求，它在经济上也是不可行的，因为它从区块回报中的收入少于1%，无法承担运营一个节点的成本。我以前也曾经说过，由于股权是按照帕累托原则来分配的，候选人的选举也是由帕累托原则来选择的，所以生产者之间的利益分配是帕累托平方。换言之，股权加权投票是高度中心化的，只能通过给予前n个人同等的权重（就像比特股，Steem和EOS这样），由他们进行投票才能反对。

即使股东分配他们的股权和投票，试图平衡生产者权重，最终系统仍然是帕累托的，1％的个人控制51％的股份。腐败发生在个人层面，而不是股权层面。此外，假设大股东将表现得像一组规模相似的小股东那样是错误的。不管他们的股份是多少，他们只有一个观点和一个利益，因此他们为系统贡献的信息（有利的或有害的）与其股份的大小无关。

结论

由于对由帕累托原理分配的股权和个人判断间的关系的假设错误，Cardano的Ouroboros算法在数学上是不安全的。此外，他们的算法不是“新”的，而是对我在2014年4月引入的最初的DPOS算法上粗略改动。该论文的作者没有引用相关的现有技术，也没能解释为什么他们没有引用相关现有技术是一种改进。

区块链共识算法的同行评定需要考虑他们的同行是谁，而且这些评论都应该公开。在区块链领域，我们的同行是其他区块链技术公司。由此我们可以看出，在选择独立项目的数量方面，DPOS（及其变体）是增长最快的共识算法之一。

我认为Cardano团队进行的大部分学术研究和证明仅支持一些DPOS的核心概念，即使他们的方法与EOS，BitShares和Steem的设计相比并不理想。

想关注更多币圈资讯？来币问，bitask.org。一个专业的币圈问答、资讯平台。