数据科学每日总结--Day17--区块链
区块链
活跃性（Liveness）
定义：指的是区块链网络中节点能够持续、有效地参与共识过程，确保新的区块能够被不断添加到区块链上。这反映了区块链网络的活跃度和生命力。
特点：
即使只有单个诚实的矿工，只要其哈希算力虽小但持续存在，也有可能通过不断尝试挖掘新区块来延长最长的区块链。这体现了区块链网络中节点（矿工）的活跃性和参与度。
Liveness强调了区块链网络的持续性和可扩展性，确保网络能够不断向前发展。
安全性（Safety）
定义：指的是区块链网络中已确认的交易和区块不会被篡改或撤销。这保证了区块链的不可篡改性和数据的完整性
特点：
当诚实节点的哈希算力超过50%时，区块链网络的安全性可以得到保证。这是因为在工作量证明（PoW）等共识机制下，攻击者需要拥有超过50%的哈希算力才能对区块链进行双花攻击或51%攻击。
然而，这种安全性保证并非绝对，而是基于概率的。即使诚实节点的哈希算力超过50%，也存在被攻击者利用短暂算力优势进行攻击的可能性。因此，Safety是一种概率性的保证。
此外，网络安全性的保证还依赖于网络的同步性。如果网络不同步，攻击者可能利用网络延迟或分区攻击来破坏区块链的完整性。因此，网络必须保持同步以确保安全性。
Liveness和Safety是区块链技术中的两个核心概念，它们共同构成了区块链网络的基本安全框架。Liveness强调了网络的活跃性和参与度，而Safety则保证了已确认的交易和区块的不可篡改性。虽然Safety是一种概率性的保证，并且依赖于网络的同步性，但这两个概念共同确保了区块链网络的稳定性和安全性
Streamlet
定义：是一种新型的区块链协议，它融合了传统BFT协议和区块链的设计精髓。Streamlet协议遵循BFT协议的容错规则，即在节点数目为n的网络中，可以容忍最多f个拜占庭节点，需要满足n>3f。
特点：
Streamlet协议依赖于半异步（partially synchronous）网络假设，即网络在大部分情况下都是好的，消息可以在一个能够预测的延迟内传播。但在某些情况下，网络可能会经历一段波动期（Global Stabilization Time, GST），并最终会恢复。在GST期间，网络延迟无法预测。
Streamlet协议保证了在异步网络下的安全性（safety），即不存在两个同样高度的不同区块被确认。当网络回归同步时，协议可以进一步保证活性（liveness），即客户端发送的交易最终会在区块链上被确认。
Streamlet协议的运行被划分为一个个同步的epoch，每个epoch都由哈希算法随机分配一个leader。leader在属于自己的epoch中发布（propose）一个区块给其他节点投票（vote）。已证区块并不一定最终会被确认，但在一个已证链中，当存在三个连续的已证区块时，其中前两个区块以及同一链上之前的所有区块都被确认。
Hotstuff
定义：HotStuff是一种基于BFT的共识协议，它提出了一个三阶段投票的过程来实现安全性（safety）、活性（liveness）和响应性。HotStuff协议是基于View的共识协议，每个View表示一个共识单元，由一个确定的Leader来主导共识协议。
消息类型：
Prepare消息用于启动共识过程
Precommit消息用于确认Prepare消息的结果
Commit消息则用于最终确认区块
BFT协议设置
Streamlet和HotStuff是与BFT紧密相关的两种协议，而设置通常涉及到一个固定数量的参与者，这些参与者的身份对于所有节点来说都是已知的，并且它们之间通过签名进行身份验证。这种设置通常被称为“许可制”（permissioned），意味着只有经过授权的节点才能参与共识过程。
固定数量的参与者：在BFT协议中，参与者的数量是固定的。这意味着在协议开始之前，就已经确定了哪些节点将参与共识过程。这种设置有助于协议的设计和分析，因为可以假设参与者的数量是已知的，并且不会发生变化
身份已知的节点：所有节点的身份在BFT协议中都是已知的。这通常通过数字签名或公钥基础设施（PKI）来实现。每个节点都有一个唯一的身份标识，并且可以通过签名来验证其身份。这种设置有助于防止恶意节点的加入，因为未经授权的节点无法伪造有效的签名
许可制：由于BFT协议中的节点身份已知且数量固定，因此这种设置通常被称为“许可制”。与“无许可制”（permissionless）的区块链协议（如比特币和以太坊）相比，许可制区块链的节点加入需要经过授权和验证。这有助于确保网络的安全性和可靠性，因为只有经过验证的节点才能参与共识过程
BFT协议一轮共识步骤
提议新块：
在每一轮的开始，一个被选中的节点（通常称为Leader或提议者）会提议一个新的区块。这个区块可能包含了一系列的交易或其他需要被共识的数据
提议者会将新块的信息广播给网络中的所有其他节点
投票：
收到提议的新块后，每个节点都会对这个新块进行验证。验证过程可能包括检查区块的合法性、交易的签名等。
如果节点验证通过了这个新块，它会向网络中的其他节点广播一个投票消息，表明它支持这个新块。
这个过程会持续一段时间，允许网络中的所有节点都有机会对新块进行验证和投票
公证
当一个新块获得了足够的投票（即达到了某个预定的阈值，这个阈值通常是根据网络中节点的总数和拜占庭容错能力来确定的），它就被认为是“公证”的或“确认”的。
一旦一个新块被公证，它就被添加到区块链上，成为不可篡改的一部分