16、区块链共识算法与比特币架构解析

区块链共识算法与比特币架构解析

1. 不可外包谜题与HotStuff协议概述

不可外包谜题旨在抵抗矿池的发展。矿池会按参与者消耗的计算能力比例给予奖励，但矿池运营者是中央权威，所有奖励都归其所有，且能执行特定规则。而不可外包谜题让矿工能自行申领奖励，由于匿名矿工之间存在内在不信任，矿池难以形成。

HotStuff是最新一类经过多项优化的BFT协议，相比传统PBFT有诸多改进：
- 线性视图变更 ：降低通信复杂度。达到GST后，正确的指定领导者仅需发送O(n)个认证器（部分签名或签名）即可达成共识。最坏情况下，领导者连续失败时，通信成本为O(n²)。
- 乐观响应性 ：达到GST后，任何正确的领导者只需前n - f个响应就能确保进展。
- 链质量 ：通过快速频繁的领导者轮换确保系统的公平性和活性。

此外，HotStuff还将安全性和活性机制分离，安全性通过网络中参与节点的投票和提交规则保证，活性则由名为Pacemaker的独立模块负责，该模块确保选出新的、正确且唯一的领导者。

2. HotStuff与其他协议的对比

2.1 与PBFT对比

对比项	PBFT	HotStuff
通信拓扑	网状通信拓扑，每个消息需广播到网络中的其他节点