Tangle 初始狀態(tài)

與區(qū)塊鏈技術(shù)不同，IOTA 并不是一條有著時(shí)間序列概念，每個(gè)區(qū)塊前后相連的鏈，鏈中的每個(gè)塊包含一些交易。在 IOTA 中，每筆交易都可以其他交易連接（所謂連接，就是驗(yàn)證其他交易），并且可并行發(fā)生。下面的內(nèi)容將就如何在 IOTA 中加入交易，驗(yàn)證交易及其共識(shí)機(jī)制展開。

上圖是 tangle 的一個(gè)案例，下面內(nèi)容都會(huì)圍繞該圖展開。綠色交易代表已經(jīng)被網(wǎng)絡(luò)以高確定性（high certainty）地確認(rèn)，藍(lán)色交易是部分確認(rèn)，也就是確定性較低。灰色（以及下面的黃色）方框表示還沒有任何人驗(yàn)證過的 tip （tip 有尖端，尾部的意思，比如手指尖就可以用這個(gè)詞，這里的 tip 表示 tangle 中最新的尚無人驗(yàn)證的交易）。紅色交易，表示有沖突，或無效交易。

在上圖中，交易?α?并非一筆普通交易。它引用了交易?h?和?l，由于交易?h?已經(jīng)被交易?l?引用了，?α?會(huì)選擇一個(gè) tip(l) 和 一個(gè)顯然不是 tip 的交易（h）。這么做目前似乎并沒有問題，網(wǎng)絡(luò)也允許這樣的行為。

加入一筆交易

為了向 tangle 中加入一筆新的交易，用戶必須從 tangle 中隨機(jī)挑選出兩個(gè) tip（tip 就是尚未確認(rèn)的交易），并對(duì)兩個(gè) tip 進(jìn)行驗(yàn)證。所謂驗(yàn)證，意味著用戶需要檢查 tip 的簽名，即所謂的 PoW，并確保所選的 tip 與之前的任何交易（無論是直接相關(guān)還是間接相關(guān)）都沒有沖突。如果所選的 tip 是合法的，用戶就對(duì)其進(jìn)行引用，也就是加入新的交易。

如果交易既沒有被所選的 tip 直接引用，也沒有被間接引用，那么對(duì)于當(dāng)前的驗(yàn)證過程來說，這些交易就是不相關(guān)的交易。對(duì)于不相關(guān)交易，會(huì)由其他人或是之后的交易來進(jìn)行驗(yàn)證，并將它們加入到 tangle 中。

另一筆交易

與此同時(shí)（其實(shí)不必同時(shí)，早一點(diǎn)晚一點(diǎn)都無所謂），另一個(gè)用戶可能正在一個(gè)不同的位置加入新的交易。它選擇了 tip?z?和?y。如此一來，它就在更大的范圍上驗(yàn)證了已經(jīng)驗(yàn)證過的同樣交易，即?a?到?k，m?到?n，加上額外的一些沒有在交易?1?驗(yàn)證路徑上的交易（l,?o,?r,?t,?v,?y?和?z）。

新的 Tangle 狀態(tài)

交易?1?和?2?的驗(yàn)證路徑有重合之處，我們可以看到有一些交易僅被確認(rèn)一次，有些交易被確認(rèn)兩次。被當(dāng)前所有 tip 驗(yàn)證和確認(rèn)的交易就被認(rèn)為是完全確認(rèn)。因此，交易?n?進(jìn)入 tangle 更深一層，現(xiàn)在變成了綠色。從現(xiàn)在開始，隨后所有連接到?1?與/或?2?或者它的孩子，將會(huì)保持再驗(yàn)證和再確認(rèn)的交易狀態(tài)。

我們已經(jīng)學(xué)到了什么？

• 沒有人需要看到和驗(yàn)證所有的交易。每個(gè)用戶僅需要選擇和驗(yàn)證兩筆交易及其父交易。如此一來，他們僅驗(yàn)證了 tangle 的一部分而已。當(dāng)其他用戶選擇并驗(yàn)證不同的 tip 和路徑，完整 tangle 的協(xié)同驗(yàn)證就出現(xiàn)了。

• 在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)以后，一旦一筆交易在 tangle 中進(jìn)入足夠深的位置，無論從最新的 tip 中的任意一個(gè)，無論從直接或是間接路徑上它都存在。這樣的交易就被認(rèn)為是完全確認(rèn)，并且會(huì)被每一個(gè)新的交易再驗(yàn)證，再確認(rèn)。我們可以認(rèn)為它被所有用戶（和機(jī)器）確認(rèn)，并且確定性很高。

• 為了對(duì)確認(rèn)進(jìn)行檢查，接收者只需要檢查交易是否被已有的所有 tip 直接或間接引用（或者通過一個(gè)確定比率，如果確定性更低的話，比如 80%，也可以接受）。這時(shí)候就不需要再驗(yàn)證或是其他類似操作了。注意：可能會(huì)有上千個(gè) tip。與其檢查每個(gè) tip 的父節(jié)點(diǎn)，更可能的是選擇一個(gè)隨機(jī)樣本，并做一個(gè)統(tǒng)計(jì)評(píng)估。

注意交易?n?還沒有被確認(rèn)，因?yàn)楝F(xiàn)在我們的 tip 比較少。下面會(huì)展示更多 tip 的場(chǎng)景。

確認(rèn)級(jí)別

我加入了一些新的 tip 對(duì)上例進(jìn)行了擴(kuò)展。對(duì)于每個(gè)新的 tip，它的驗(yàn)證路徑都被高亮了。通過顏色，你可以清楚地看到哪些交易被多少 tip 所驗(yàn)證，及其驗(yàn)證等級(jí)。

一個(gè)商家可能會(huì)根據(jù)自身情況設(shè)定個(gè)性化的確認(rèn)/確定等級(jí)。如果交易速度比交易價(jià)值更重要（比如微支付或零價(jià)值支付），又或者發(fā)送方是一個(gè)朋友，一個(gè)人可能會(huì)以 75% 的確認(rèn)等級(jí)接受交易。在 75% 的確定等級(jí)（3/4 tip）下，交易?l,?o, 和?t?可能也會(huì)被確認(rèn)。

傳播延遲

理論上，由于更慢的 PoW 或者傳播延遲，可能在稍后出現(xiàn)一筆慢速交易?5。鑒于我們已經(jīng)知道了交易?5，交易?n?就不會(huì)再被所有的 tip 完全確認(rèn)。但是，他們的確認(rèn)確定性（confirmation certainty）仍然很高，有 4/5 tip 確認(rèn)（實(shí)際上會(huì)有上千而不是 5 個(gè) tip）。記住，所有一切都是為了一個(gè)高概率的確定性 – 就像在區(qū)塊鏈里面，區(qū)塊的每次確認(rèn)就是增加了確定性的概率。

請(qǐng)注意，本例中的交易?5?的狀態(tài)并非從 “確認(rèn)” 轉(zhuǎn)變?yōu)?“未確認(rèn)”。它僅是從改變了數(shù)學(xué)上精確的確定性比率（比如，如果一共有 100 個(gè) tip，從 100% 到 99%）。一旦一些隨后的交易引用了交易?1?和?5，交易?n?就會(huì)被所有的 tip 再次完全確認(rèn)。這樣小的確認(rèn)等級(jí)變化將不太可能會(huì)發(fā)生，更進(jìn)一步的交易會(huì)進(jìn)入 tangle。

請(qǐng)注意，100% 的確認(rèn)/確定等級(jí)無論如何都很難達(dá)到，因?yàn)榭倳?huì)出現(xiàn)一些無正面貢獻(xiàn)的 tip（比如，引用一些無用的交易，或是根本不遵守協(xié)議）。

雙花

想象這樣一種情況，一個(gè)用戶在 tangle 的兩個(gè)不同的地方加入了兩筆沖突的交易（w?和?y）。對(duì)于隨后的用戶，在他們的驗(yàn)證路徑上可能只有這些沖突交易里面的其中一筆（取決于他們的 tip 選擇，和一些可能的傳播時(shí)延）。比如，加入了交易?1?和?2?的用戶就不會(huì)看到?jīng)_突，并會(huì)確認(rèn)他們所選的 tip。因此，雙花就得到了第一次確認(rèn)。但是，遲早必然會(huì)發(fā)生的是，這兩筆沖突的交易會(huì)出現(xiàn)在一筆交易的驗(yàn)證路徑上。比如，交易 5 就會(huì)看到?jīng)_突，繼而不會(huì)確認(rèn)選出的 tip。相反，為了確保它自身會(huì)是一筆有效的交易，它會(huì)重新選擇 tip 直到找到不沖突的交易。

依賴于 tip 的選擇和 tangle 的推進(jìn)，在沖突變得逐漸清晰之前，可能會(huì)有更多的用戶在?w?或?y?后面附加交易。取決于用戶在哪里附加最多新的交易，w?或者?y?都會(huì)在某個(gè)點(diǎn)確認(rèn)，但是其他會(huì)被丟棄。被丟棄交易（因?yàn)樗鼈兛床坏郊磳⒌絹淼臎_突）后面的所有交易也會(huì)被丟棄。但是，這些交易并不會(huì)丟失，而是可能被任何人（但最可能是交易接收方）接受，并為了新的確認(rèn)機(jī)會(huì)再次附加到 tangle。這時(shí)，PoW 就需要重新來過，但是并不需要從發(fā)送方發(fā)送新的簽名了。

解決雙花

上面已經(jīng)說到，一個(gè)用戶嘗試將交易?5?與 tip?1?和?2?相連。由于沖突，它重新進(jìn)行選擇 tip，并且決定連接到 tip?1?和?4。另一個(gè)用戶（也可能是同一個(gè)）選擇 tip?2?和?3?連接到交易 7。雖然出現(xiàn)了多個(gè)分支，但是由于?w?和?y的雙花，只有一個(gè)能夠存活。基于 tip 的隨機(jī)選擇（和交易的累積權(quán)重），這兩個(gè)分支的其中一個(gè)會(huì)接收更多的的子交易（獨(dú)立的，權(quán)重）直到 tangle 進(jìn)入一個(gè)狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)里就不可能再合法地附加任一片段。在上面的示例中，用戶可能繼續(xù)與交易?5，6?和?8?相連，但是不會(huì)連接到交易?7。因此，交易?y，2，3?和?7?將永遠(yuǎn)也不會(huì)成為一個(gè)完全確認(rèn)的狀態(tài)。

正如上面所說的，交易?y，2，3?和?7?可能被再次加入 tangle 。只要他們（仍然）是有效的，就會(huì)新的機(jī)會(huì)被確認(rèn)。交易?2，3?和?7?可能然后被確認(rèn)，但是交易?y?仍然無效。

離線 Tangle

tangle 能夠讓用戶在離線的情況下，仍然能夠繼續(xù)構(gòu)建交易，比如在公司內(nèi)部的局域網(wǎng)，或者在斷電的情況下與鄰居繼續(xù)交互。如此，依照協(xié)議規(guī)定創(chuàng)建交易，并相互連接。

在上面的案例中，交易?1?和?2?是首先離線的一批。它們與在線 tangle（online tangle） 最后已知的 tip 相連。隨后的交易與往常一樣不斷地附加到后面。一旦有向主 tangle（main tangle） 的提交（commit），離線的子 tangle 就會(huì)通過創(chuàng)建交易?8?得到最終確定，它會(huì)將離線 tangle 與當(dāng)前在線 tangle 的 tip 進(jìn)行合并。隨后，交易?8?變?yōu)橐粋€(gè)合法的 tip，并且可供后面的在線交易進(jìn)行選擇和驗(yàn)證。在線連接到交易?8?的下一個(gè)用戶，將會(huì)在他們的驗(yàn)證路徑上包含所有的離線交易。

請(qǐng)注意，正如上文，只有當(dāng)離線交易跟其他交易一樣，被加入到主 tangle 中，離線交易才會(huì)被完全確認(rèn)。如果離線分支中的任何交易與主 tangle 沖突，交易?1?到?8?就不會(huì)被確認(rèn)。再一次的，它可能會(huì)花費(fèi)隨后幾個(gè)交易的時(shí)間，直至沖突對(duì)于主 tangle 的所有（或者大部分） tip 都可見（也就是上面所說的 “雙花”）。

原文：https://github.com/noneymous/iota-consensus-presentation

https://blog.csdn.net/simple_the_best/article/details/79329840 與50位技術(shù)專家面對(duì)面20年技術(shù)見證，附贈(zèng)技術(shù)全景圖

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的IOTA 交易，确认和共识的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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