權威證明共識（又稱PoA共識）規定，節點只有被授權以后才能參與區塊鏈共識。一旦被授權之后，共識節點享有公平的記賬權利。因此，他們無需投入巨大的資源去競爭記賬權。此外，記賬權也和記賬節點所擁有的數字資產無關。

從網絡帶寬使用效率的角度來看，權威證明是一種非常高效的共識算法。算法本身不會在決定由誰記賬這個問題上消耗太多時間，從而能夠讓更多的帶寬被用在傳輸交易數據上。因此，基于權威證明的區塊鏈系統，在網絡條件的允許范圍內會達到較高的吞吐量（即TPS：每秒處理交易數）。

雖然權威證明共識有以上這些優點，并且已經在唯鏈區塊鏈平臺上正常運行了一年多的時間，該共識還是留有需要進一步改進的地方。首先，和以太坊一樣，它缺乏有效的技術手段，阻止節點濫用獲得的記賬權，來暫時性地導致系統的不穩定。但是和以太坊不同的是，權威證明可以保證任何節點在鏈上的作惡行為，都可以用來作為追究其責任的證據。另外，權威證明屬于Nakamoto共識家族的一種，所以只能在概率上保證交易的安全性。在一些極端異步網絡情況下（比如，網絡被大范圍的物理分割的情況下），我們可能需要額外的機制來保證區塊鏈系統的一致性。

所以我們提出了下一代權威證明共識的方案來解決以上問題，以提供在區塊鏈技術進一步發展中所需的安全性和穩定性，從而更好地支持唯鏈平臺上日益增多的鏈上商業活動。簡單來說，新的權威證明共識能夠給我們帶來：

· 對于區塊和其包括的交易提供絕對的安全保證（absolute finality）；

· 顯著地減少系統不穩定風險 = 更加穩定的區塊鏈服務；

· 更快收斂的概率安全保證（probabilistic finality）= 更快的交易確認時間。

我們的解決方案

在下一代權威證明共識里，我們通過引入兩個全新的機制來解決現有的問題。

委員會背書（COMMITTEE-ENDORSING）機制

委員會背書機制從本質上來說，是改變現有生成一個新區塊的方式。具體來說，該機制要求除當前記賬節點外，有額外的節點參與到生成新區塊的過程中。

在每一輪的共識里，都會隨機從共識節點中選出幾個節點組成一個委員會。在生成區塊的過程中，委員會成員首先需要驗證記賬節點發出的新區塊提案。在驗證通過后，他們會在提案上簽名，作為他們的正式背書。共識算法要求記賬節點必須要收集到足夠的委員會成員的背書，然后把其相關信息加入所要生成的新區塊內。我們在算法中使用可驗證隨機函數（VRF）來保證委員會是隨機從節點里選出來的。可驗證隨機函數和哈希函數的作用非常類似，只是前者需要輸入私鑰來完成計算。

有了委員會背書機制后，記賬節點如果想在當輪共識中破壞區塊鏈系統，他必須聯合一定數量的委員會成員來一起做這件事。但是根據可驗證隨機函數保證的隨機性，記賬節點只有在滿足以下條件下才能這樣做：

· 他必須要和其他共識節點同謀；

· 在這些同謀節點中，必須要有足夠的節點被隨機選為委員會成員。

以上這兩個條件實際上使得記賬節點很難做到利用他的記賬權利生成不同的區塊。換句話來說，系統的穩定性被干擾的概率被大大的降低。從中我們可以得到一個很重要的結論，那就是新共識算法能夠讓我們更快的到達令人滿意的概率安全保證（比如，一筆交易被取消的概率小于0.0000001）。

區塊最終性（BLOCK FINALITY）機制

區塊最終性機制給予符合條件的區塊絕對的安全保證。一旦一個區塊獲得了最終性，共識本身就保證了其在賬本中不能被修改、替換或者移除。甚至當系統遭遇到極端異步網絡情況時（比如網絡被大規模物理分割的情況），算法也能保證其安全性。

一個區塊為了能達到最終性，就必須被拜占庭容錯（BFT）共識所確認。我們采用了Yin， et al. 提出的達成最終性的框架，該框架把BFT共識過程分為連續的三個階段，每個階段都要求超過2/3的節點達成共識。為了把該框架融入進權威證明共識，我們在每個區塊內都加入了區塊在達成最終性過程中的狀態信息。我們可以認為，當一個委員會成員背書一個區塊時，該成員也同時確認了包含在該區塊中的相關信息。所以，當我們發現一個區塊的后繼區塊鏈中包含了超過2/3的共識節點（作為記賬節點或委員會成員）時，我們就可以認為該區塊完成了BFT共識中的一個階段。另外，因為拜占庭容錯是通過一系列區塊上所達成，我們必須加入額外的規則來保證系統的一致性和活性。

*HotStuff， Yin， et al. ： BFT Consensus in the Lens of Blockchain：https://arxiv.org/abs/1803.05069

我們可以看到，在達成拜占庭容錯的過程中，系統不會要求超過2/3的節點同時在線響應，而只需記賬節點和委員會成員能夠及時響應。這樣的機制能夠減低因為節點不能及時響應而導致的服務延遲或者短暫不可用。

總結

下一代權威證明共識會引入

1. 委員會背書機制 - 該機制能夠顯著降低節點濫用記賬權而導致系統服務不穩定的可能性，使得我們能夠得到收斂速度更快的概率安全性保證；

2. 區塊最終性機制 - 該機制給予符合條件的區塊（及其包含的交易）絕對的安全保證。

我們提出的共識算法既能提供概率安全保證又能提供絕對安全保證。這樣就給平臺上的應用更多的安全保證選擇。一般來說，安全保證要求的提升會導致應用的效率降低，反之亦然。新權威證明共識讓企業能夠自主地選擇適合其應用的安全保證級別，從而優化應用的工作效率。

實施計劃

下一代權威證明的實施、測試以及替換現有的共識算法，將會分階段進行。我們預計未來將會有一條嶄新的測試鏈上線，專門用來調試和測試新共識算法。另外，我們將會在不同的VeChain Improvement Proposals （VIPs）里公開算法細節。我會在以后的文章里詳細介紹這些VIP。
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