動區塊聚：Libra 共識演算法，真正的落地應用

昨（24）日，KryptoGo Gotrace 的技術負責人 Jimmy Hu 在線下聚會上，分享了 Libra 技術白皮書中的共識演算法，他強調 Libra 共識演算法 10 秒可出一個區塊，且可以執行智能合約，未來每秒交易量（以下簡稱 TPS）可高達 1,000 以上，是真正可以應用在日常生活的區塊鏈。

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專注於Regtech（監理科技）的區塊鏈技術服務公司 KryptoGo Gotrace 的技術負責人 Jimmy Hu 於昨日的《臉書 Libra 的超級央行夢》中，分享了 Libra 的共識演算法。

他認為 Libra 利用「領袖節點」的方式選出出塊節點，讓 Libra 區塊鏈擴展性大大增加，另外 Libra 支援智能合約，讓 Libra 成為了可以大規模應用的區塊鏈。

Libra 區塊鏈是可信的

Libra 內部會有資料結構，用來儲存資料，資料結構會有多種版本存放在交易資料庫裡面。而每個版本會儲存交易、交易結果、狀態。交易是指小動要付小區錢，交易結果是小區有沒有收到錢、狀態是指雙方帳戶餘額。而區塊鏈要做的就是這三者的狀態更新。

Libra 提供了一個歷史帳本，包含了上述所說的交易資料庫內的交易、交易結果、狀態。所以任何人都可以向 Libra 求證某個時間的版本。Jimmy 舉例說道：

由於交易和狀態都是存在公開帳本裡面，所以用戶可以隨時監控 Libra 區塊鏈有沒有亂做事情。假如我的帳號在這個版本是 100 塊錢，但是下一個版本突然就變 50 塊錢，可是沒有任何的交易，那就代表 Libra 裡面一定有人在做壞事。

Libra 拜占庭協議（Byzantine Agreement）

在提到拜占庭協議之前需要知道拜占庭容錯以及拜占庭將軍問題。

拜占庭將軍問題是指在分布式計算中，不同的電腦如何透過交換訊息達成共識。而通常會將問題簡化成「一群拜占庭將軍圍攻城市」的共識問題。

有 3 個將軍分別盤踞在城市的三方，需要達成進攻或是撤退的協議，而只有三方同時進攻才能獲得勝利。在這個過程之中如何確保最後三者都會接收到相同訊息，同時進攻、或是同時撤退。

拜占庭容錯則是指在 N 個將軍之中，能夠容忍 X/N 的將軍是不誠實的（做惡節點），意指在網路上可以容忍有多少個壞節點，但是依然能達成網路共識。而設計整個網路協議

Libra 的拜占庭協議中有兩個假設，第一，所有節點的時間流逝速度是同樣的；第二，訊息傳遞是在有效的延遲內。

而 Libra 的拜占庭協議的設計結果為「在 3f+ 1 個節點投票的前提下，可以容忍 f 個節點為作惡節點」。舉例而言，若 3f+1=28，則 f=9，這表示在現在 Libra 協會中有 28 個會員的情形下，可以容忍 9 個節點為作惡節點。

然而，在實際的狀況，作惡節點不會這麼多，因為 Libra 是傾向獎勵好節點，此外，Jimmy 還提到由於 Libra 的會員每年都必須支付 1,000 萬美金的開發者基金，因此，在這種情形下，Libra 區塊鏈勢必是安全的。

Libra 領袖節點運作方式

Libra 的用戶在交易之後，Libra 區塊鏈會選出一個領袖節點，這個領袖節點會搜集四面八方的交易，打包成一個區塊，而領袖節點打包完區塊之後，會傳給其它節點驗證。驗證完確認沒問題之後就會開始投票¹，各區塊會將投票結果回傳給領袖節點，領袖節點統計之後，他需要搜集 2f+1 張票。超過票數之後就會上傳，並將上傳結果廣播給其它節點。

[註*1]：這裡的投票是指其它節點在檢查區塊內的交易是否有問題，會不會有其他節點做壞事，而投票是指認可這個區塊裡面的交易沒有問題。

– 圖片來源：Libra 白皮書網站 –

延伸閱讀：深入臉書《Libra》技術白皮書：一個參考各家區塊鏈特色的協議

挑選領袖節點的可驗證隨機函數（VRF）

領袖節點的概念並非 Libra 首創，Jimmy 表示目前台灣的兩個國產鏈 DEXON 和 Tangerine 就已經在使用領袖節點。要確保每個回合選出節點的機制是公平的，就需要用到可驗證隨機函數（Verifiable Ramdon Function，以下簡稱 VRF）。

VRF 是指在丟入一個自變數的值（例如 x）之後，會生成兩個值，其中一個為 y 的隨機數，另外一個則是可以驗證 y 為隨機數的函數。而由於隨機數無法預測，因為也無法預測下一回合的領袖節點，這避免的共謀的情況發生。

隨機數必須要有兩個特性，隨機數必須能夠平均散佈在某一個函數上，例如 2²⁵⁶，另外一個則是雪崩效應，意指，只要輸入的值有一些些微的改變，例如一個小數點，或是標點符號，出來的隨機數會完全不同。而目前 Libra 是用前一個區塊鏈的雜湊值（Hash）當成自變數。

Jimmy Hu 表示，真正讓 Libra 成為在可以應用在日常生活支付的關鍵是，不同於比特幣（bitcoin）或是以太幣（ether），Libra coin 本身就是一個穩定幣。對於支付貨幣而言，價格波動性的是必要因素。Libra 基金會會用真實法幣做為儲備金，目的是希望全世界的用戶能在當地換成法幣。