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自比特幣開始以及認(rèn)可其工作證明（PoW）共識(shí)模型作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)作為分布式分類賬的合法性的機(jī)制以來(lái)，已經(jīng)嘗試和引入了許多其他共識(shí)機(jī)制。這些新的共識(shí)機(jī)制基于拜占庭容錯(cuò)，主要側(cè)重于減少與工作采礦密集型過(guò)程相關(guān)的能源效率低下問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)時(shí)間的證明

經(jīng)驗(yàn)證明（PoET）是這些共識(shí)機(jī)制之一，旨在改進(jìn)工作共識(shí)的證明，并為許可的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)提供新的替代方案。

PoET是由芯片制造巨頭英特爾于2016年開發(fā)的，作為主要用于許可區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的有效共識(shí)機(jī)制。 PoET現(xiàn)在是Hyperledger Sawtooth模塊化框架的首選共識(shí)模型，是實(shí)現(xiàn)和試驗(yàn)分布式分類帳系統(tǒng)的流行工具。

PoET共識(shí)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分是與其一起工作的創(chuàng)新技術(shù) - 英特爾大肆宣傳的軟件保護(hù)擴(kuò)展（SGX）編程參考手冊(cè)。 SGX于2015年推出，采用英特爾第六代核心處理器，可作為可信執(zhí)行環(huán)境（TEE），允許選擇的可信代碼獨(dú)立于其運(yùn)行的應(yīng)用程序運(yùn)行。

在了解PoET的整體共識(shí)如何工作之前，了解一下SGX如何運(yùn)作至關(guān)重要。

什么是SGX？

SGX是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，但從本質(zhì)上講，它實(shí)際上是一組CPU指令，應(yīng)用程序使用它來(lái)隔離代碼和數(shù)據(jù)的特定可信區(qū)域。它為開發(fā)人員提供了一個(gè)安全的飛地，以保護(hù)敏感數(shù)據(jù)或代碼免受外部干擾或檢查。

使用SGX在TEE中運(yùn)行的代碼可以在源自處理器的平臺(tái)或應(yīng)用程序內(nèi)生成簽名證明，并提供代碼已在受信任環(huán)境中正確初始化的身份驗(yàn)證。此功能對(duì)PoET共識(shí)的功能具有重要意義，但也為進(jìn)入和限制其使用創(chuàng)造了固有障礙。

受保護(hù)代碼存儲(chǔ)在SGX中的內(nèi)存對(duì)于控制對(duì)平臺(tái)的物理訪問(wèn)并具有訪問(wèn)其內(nèi)存的最高身份驗(yàn)證的惡意用戶來(lái)說(shuō)甚至是安全的。作為一項(xiàng)安全功能，由于此功能提供的潛在安全性，SGX獲得了很高的期望。

在PoET共識(shí)的背景下，SGX作為參與者加入網(wǎng)絡(luò)并驗(yàn)證他們正在運(yùn)行PoET共識(shí)執(zhí)行所必需的可信代碼的機(jī)制。

PoET如何運(yùn)作

PoET共識(shí)是一種有效的工作證明形式，它消除了對(duì)采礦密集型流程的需求，并將其替換為網(wǎng)絡(luò)參與者的隨機(jī)計(jì)時(shí)器系統(tǒng)。基本上，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)參與者被給予一個(gè)隨機(jī)的計(jì)時(shí)器對(duì)象，并且第一個(gè)到期的計(jì)時(shí)器“喚醒”成為塊頭的參與者并產(chǎn)生新的塊。

關(guān)于拜占庭容錯(cuò)，這為“隨機(jī)領(lǐng)導(dǎo)者選擇問(wèn)題”提供了必要且有效的隨機(jī)解決方案。基本上，這個(gè)問(wèn)題是如何確定拜占庭容錯(cuò)系統(tǒng)中一輪共識(shí)的領(lǐng)導(dǎo)者。例如，Practical Byzantine Fault Tolerance使用循環(huán)風(fēng)格格式，而比特幣的工作證明使用中本聰?shù)墓沧R(shí)，其中領(lǐng)導(dǎo)者是由任何人解決每個(gè)塊輪次的計(jì)算密集型加密拼圖。

PoET共識(shí)可分為兩個(gè)階段，加入網(wǎng)絡(luò)并使用SGX證明驗(yàn)證TEE以及實(shí)際的挖掘抽獎(jiǎng)時(shí)間。

網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證和SGX

這是共識(shí)的初始階段，也是新交所發(fā)揮重要作用的地方。如前所述，在使用SGX時(shí)，您可以生成一個(gè)已簽名的證明，即您正在運(yùn)行在TEE中正確設(shè)置的受信任代碼。

在PoET中，網(wǎng)絡(luò)中的潛在參與者下載可信代碼并使用來(lái)自SGX的簽名證明將“加入”消息傳播到網(wǎng)絡(luò)，SGX已生成公鑰/私鑰對(duì)。然后，節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接受或拒絕證明。如果被接受，則參與者加入網(wǎng)絡(luò)并且可以參與經(jīng)過(guò)時(shí)間，隨機(jī)抽簽選擇過(guò)程。

經(jīng)過(guò)時(shí)間的隨機(jī)選擇

這是共識(shí)機(jī)制的第二個(gè)也是最后一個(gè)階段。在每輪共識(shí)中，網(wǎng)絡(luò)參與者從可信代碼接收簽名的計(jì)時(shí)器對(duì)象，該對(duì)象完全隨機(jī)化。這個(gè)想法是減輕任何潛在的惡意行為者游戲系統(tǒng)并嘗試一致地接收更短的計(jì)時(shí)器，以便他們可以產(chǎn)生更多的塊。

每個(gè)參與者隨后等待他們的隨機(jī)計(jì)時(shí)器到期。第一個(gè)到期的網(wǎng)絡(luò)參與者計(jì)時(shí)器將簽名證書傳播到網(wǎng)絡(luò)，表明它們是該輪的隨機(jī)區(qū)塊領(lǐng)導(dǎo)者。消息已通過(guò)身份驗(yàn)證，并生成塊。該輪然后重新開始。

簽名認(rèn)證的傳播實(shí)際上發(fā)生在所有網(wǎng)絡(luò)參與者身上，即使他們沒有獲勝。這是為了確保兩件事：

實(shí)際上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都從可信代碼中獲得一個(gè)隨機(jī)對(duì)象計(jì)時(shí)器。

節(jié)點(diǎn)等待對(duì)象給定的指定時(shí)間段。

如您所見，該過(guò)程完全是隨機(jī)的，并且與SGX技術(shù)的集成可確保不會(huì)對(duì)協(xié)議運(yùn)行的可信代碼進(jìn)行操作。還有其他一些安全功能，例如用于監(jiān)視可疑節(jié)點(diǎn)一致地贏得彩票的算法，或者始終具有較短的定時(shí)器，其中出現(xiàn)模式。

PoET共識(shí)機(jī)制非常高效，能夠擴(kuò)展到數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)而不會(huì)擁堵。令人擔(dān)憂的是，它在很大程度上依賴于SGX作為協(xié)議的基礎(chǔ)，而且最近，這些擔(dān)憂被放大了。

本月早些時(shí)候，倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的大型數(shù)據(jù)與系統(tǒng)（LSDS）小組在SGX發(fā)現(xiàn)了一個(gè)被稱為“Foreshadow”的關(guān)鍵漏洞，可用于攻擊新交所的安全區(qū)域。

您可能已經(jīng)熟悉了攻擊的起源，因?yàn)橹髁髅襟w廣泛關(guān)注今年早些時(shí)候在現(xiàn)代芯片處理器中發(fā)現(xiàn)的“幽靈”漏洞。本月早些時(shí)候LSDS團(tuán)隊(duì)已經(jīng)闡明了Foreshadow的攻擊，并且它是Spectre漏洞的改編版本。仍然是一個(gè)正在發(fā)展的故事，重要的是要關(guān)注多種原因，包括PoET共識(shí)的完整性。

使用PoET的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

PoET是高效的，并不像工作系統(tǒng)的證據(jù)那樣占用資源，但它也有一些擔(dān)憂。那么它作為分布式總賬網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)機(jī)制使用的一般優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？

優(yōu)點(diǎn)

PoET是工作系統(tǒng)證明效率的重大改進(jìn)。同時(shí)，它還為“隨機(jī)領(lǐng)導(dǎo)者選擇問(wèn)題”提供了一個(gè)很好的解決方案，而不需要資源密集型或需要復(fù)雜的鉚接機(jī)制和激勵(lì)結(jié)構(gòu)，并證明了利益共識(shí)。

PoET也是許可網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)很好的共識(shí)機(jī)制，這就是為什么它是Hyperledger Sawtooth的首選共識(shí)機(jī)制。最重要的是，它可以有效擴(kuò)展，可以用作使用Hyperledger Sawtooth測(cè)試環(huán)境的“即插即用”模型。

缺點(diǎn)

SGX是一項(xiàng)備受贊譽(yù)和創(chuàng)新的技術(shù)，但最近的發(fā)展顯然引起了人們對(duì)其與PoET共識(shí)的使用的擔(dān)憂。英特爾或許能夠解決有關(guān)關(guān)鍵漏洞的問(wèn)題，但這里的缺點(diǎn)是明顯且必要地依賴于專用硬件的安全性。

不僅如此，SGX完全由英特爾制造，因此對(duì)共識(shí)模式的依賴延伸至英特爾公司，即第三方。這種依賴的概念違背了加密貨幣試圖通過(guò)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的新范式，消除了對(duì)中間人的信任。

結(jié)論

PoET代表了為分布式分類帳系統(tǒng)提供拜占庭容錯(cuò)共識(shí)機(jī)制的另一個(gè)裂縫。 它非常高效，并與另一項(xiàng)新技術(shù)本身SGX合作。

展望未來(lái)，觀察新加坡證券交易所的發(fā)展將對(duì)PoET產(chǎn)生重大影響，成為可持續(xù)的共識(shí)模式。 目前，它是Hyperledger Sawtooth的優(yōu)秀工具，在模塊化區(qū)塊鏈框架的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。