Polkadot共识第1部分：简介

翻译：First.vip

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本系列文章将讨论Polkadot的安全和共识。在第1节深入介绍Polkadot如何创建和保护区块之前，定义一些术语。

共识算法帮助计算机网络像一台计算机一样运作。实际上，这意味着网络中的几乎所有计算机都必须同意某个初始状态，然后对初始状态的确定性操作日志达成共识，最终达成相同的状态。

虽然区块链给共识算法带来了一些有趣工具，但协调问题不是如今才有的问题。最早追溯到航天，由于太空比较荒凉，卫星或高空飞机上的计算机可能会出现不一致。试想一下，你手上有一个飞行计算机网络，想知道飞机的前进方向。无论询问网络中的哪台计算机都没有关系，因为你始终会得到相同的响应。

这与区块链有何联系？我们同样希望计算机网络就某些值达成共识。这个值可以是帐户余额，表决结果或智能合约的执行结果。

实际上，之前的一些共识算法类似于区块链。早在2001年的一场演讲中，麻省理工学院的教授芭芭拉·里斯科夫（Barbara Liskov）谈论了批量交易是如何提高实际拜占庭容错（PBFT）性能的，当时还没有比特币。

“想象一个非常忙碌的主站（primary），一个接一个的请求令它应接不暇，但这个主站实际上并没有为每个请求启动协议，反而是，它收集一批请求，并针对其中一组请求执行一个协议...因为没有必要每个人都给客户端发送回复。如果其中一位发送回复摘要便足以，因为已足以使客户端知道是否是一致的答复。”

PBFT提供了一组规则，就状态更改达成共识，甚至是就一批状态更改达成共识。

打破区块链共识

在区块链这样的分布式系统，需要回答下述几个问题：

1.谁可以提出下一次更改？

2.哪一组更改为最终更改？

3.如果有人打破规则会怎样？

尽早区分上面三个问题，因为许多区块链共识都是统一的。例如工作量证明，根据证明来筛选合适的区块归属者；最长链决定最终链条；计算证明的成本作为违反规则的惩罚。在波卡，上面三个问题都是孤立解答的。

非区块链系统仍然需要解答这三个问题。例如，假设所有计算机都运行相同的软件。在大多数情况下，这是没问题的。例如波音公司制造了一架飞机，则可以假设他们对飞机上的所有计算机进行了编程。

但是，在公共网络中，我们无法做出这样的假设。区块链利用经济学简化了一些网络假设，所有共识系统都存在“良好”和“作恶”行为。区块链的内置经济属性能奖励良好行为，惩罚作恶行为。PoS网络利用经济作为直接手段，确保达成共识。

区块链系统中的安全性是衡量打破共识的难度。权威证明（proof of authority），安全性是掌控权威的难度。在工作量证明中，安全性是获得和运作大量哈希算力，创建比网络更长链的成本。在权益证明中，安全性是抵押价值和风险价值。

Parity技术和Web3基金会成员开发实现了一个算法库来解决共识和安全性问题。在本系列文章中，开始，我们将先介绍最终性算法GRANDPA，因为所有区块生产算法都必须遵守最终性（头等仓注：finality，最终性指就区块最终状态达成共识）。之后，我们将讨论区块生产引擎BABE，以及如何将区块添加到链中。最后，我们将讨论如何使用经济学来保护GRANDPA和BABE。

来源|波卡官方博客

翻译|头等仓Tracey

编译|头等仓Mark

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