Tangle 初始狀態

與區塊鏈技術不同，IOTA 并不是一條有著時間序列概念，每個區塊前后相連的鏈，鏈中的每個塊包含一些交易。在 IOTA 中，每筆交易都可以其他交易連接（所謂連接，就是驗證其他交易），并且可并行發生。下面的內容將就如何在 IOTA 中加入交易，驗證交易及其共識機制展開。

上圖是 tangle 的一個案例，下面內容都會圍繞該圖展開。綠色交易代表已經被網絡以高確定性（high certainty）地確認，藍色交易是部分確認，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證過的 tip （tip 有尖端，尾部的意思，比如手指尖就可以用這個詞，這里的 tip 表示 tangle 中最新的尚無人驗證的交易）。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?已經被交易?l?引用了，?α?會選擇一個 tip(l) 和 一個顯然不是 tip 的交易（h）。這么做目前似乎并沒有問題，網絡也允許這樣的行為。

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 中隨機挑選出兩個 tip（tip 就是尚未確認的交易），并對兩個 tip 進行驗證。所謂驗證，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（無論是直接相關還是間接相關）都沒有沖突。如果所選的 tip 是合法的，用戶就對其進行引用，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，那么對于當前的驗證過程來說，這些交易就是不相關的交易。對于不相關交易，會由其他人或是之后的交易來進行驗證，并將它們加入到 tangle 中。

另一筆交易

與此同時（其實不必同時，早一點晚一點都無所謂），另一個用戶可能正在一個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證了已經驗證過的同樣交易，即?a?到?k，m?到?n，加上額外的一些沒有在交易?1?驗證路徑上的交易（l,?o,?r,?t,?v,?y?和?z）。

新的 Tangle 狀態

交易?1?和?2?的驗證路徑有重合之處，我們可以看到有一些交易僅被確認一次，有些交易被確認兩次。被當前所有 tip 驗證和確認的交易就被認為是完全確認。因此，交易?n?進入 tangle 更深一層，現在變成了綠色。從現在開始，隨后所有連接到?1?與/或?2?或者它的孩子，將會保持再驗證和再確認的交易狀態。

我們已經學到了什么？

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

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

• 為了對確認進行檢查，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（或者通過一個確定比率，如果確定性更低的話，比如 80%，也可以接受）。這時候就不需要再驗證或是其他類似操作了。注意：可能會有上千個 tip。與其檢查每個 tip 的父節點，更可能的是選擇一個隨機樣本，并做一個統計評估。

注意交易?n?還沒有被確認，因為現在我們的 tip 比較少。下面會展示更多 tip 的場景。

確認級別

我加入了一些新的 tip 對上例進行了擴展。對于每個新的 tip，它的驗證路徑都被高亮了。通過顏色，你可以清楚地看到哪些交易被多少 tip 所驗證，及其驗證等級。

一個商家可能會根據自身情況設定個性化的確認/確定等級。如果交易速度比交易價值更重要（比如微支付或零價值支付），又或者發送方是一個朋友，一個人可能會以 75% 的確認等級接受交易。在 75% 的確定等級（3/4 tip）下，交易?l,?o, 和?t?可能也會被確認。

傳播延遲

理論上，由于更慢的 PoW 或者傳播延遲，可能在稍后出現一筆慢速交易?5。鑒于我們已經知道了交易?5，交易?n?就不會再被所有的 tip 完全確認。但是，他們的確認確定性（confirmation certainty）仍然很高，有 4/5 tip 確認（實際上會有上千而不是 5 個 tip）。記住，所有一切都是為了一個高概率的確定性 – 就像在區塊鏈里面，區塊的每次確認就是增加了確定性的概率。

請注意，本例中的交易?5?的狀態并非從 “確認” 轉變為 “未確認”。它僅是從改變了數學上精確的確定性比率（比如，如果一共有 100 個 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?就會被所有的 tip 再次完全確認。這樣小的確認等級變化將不太可能會發生，更進一步的交易會進入 tangle。

請注意，100% 的確認/確定等級無論如何都很難達到，因為總會出現一些無正面貢獻的 tip（比如，引用一些無用的交易，或是根本不遵守協議）。

雙花

想象這樣一種情況，一個用戶在 tangle 的兩個不同的地方加入了兩筆沖突的交易（w?和?y）。對于隨后的用戶，在他們的驗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延）。比如，加入了交易?1?和?2?的用戶就不會看到沖突，并會確認他們所選的 tip。因此，雙花就得到了第一次確認。但是，遲早必然會發生的是，這兩筆沖突的交易會出現在一筆交易的驗證路徑上。比如，交易 5 就會看到沖突，繼而不會確認選出的 tip。相反，為了確保它自身會是一筆有效的交易，它會重新選擇 tip 直到找到不沖突的交易。

依賴于 tip 的選擇和 tangle 的推進，在沖突變得逐漸清晰之前，可能會有更多的用戶在?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?都會在某個點確認，但是其他會被丟棄。被丟棄交易（因為它們看不到即將到來的沖突）后面的所有交易也會被丟棄。但是，這些交易并不會丟失，而是可能被任何人（但最可能是交易接收方）接受，并為了新的確認機會再次附加到 tangle。這時，PoW 就需要重新來過，但是并不需要從發送方發送新的簽名了。

解決雙花

上面已經說到，一個用戶嘗試將交易?5?與 tip?1?和?2?相連。由于沖突，它重新進行選擇 tip，并且決定連接到 tip?1?和?4。另一個用戶（也可能是同一個）選擇 tip?2?和?3?連接到交易 7。雖然出現了多個分支，但是由于?w?和?y的雙花，只有一個能夠存活。基于 tip 的隨機選擇（和交易的累積權重），這兩個分支的其中一個會接收更多的的子交易（獨立的，權重）直到 tangle 進入一個狀態，在這個狀態里就不可能再合法地附加任一片段。在上面的示例中，用戶可能繼續與交易?5，6?和?8?相連，但是不會連接到交易?7。因此，交易?y，2，3?和?7?將永遠也不會成為一個完全確認的狀態。

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，就會新的機會被確認。交易?2，3?和?7?可能然后被確認，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，仍然能夠繼續構建交易，比如在公司內部的局域網，或者在斷電的情況下與鄰居繼續交互。如此，依照協議規定創建交易，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 就會通過創建交易?8?得到最終確定，它會將離線 tangle 與當前在線 tangle 的 tip 進行合并。隨后，交易?8?變為一個合法的 tip，并且可供后面的在線交易進行選擇和驗證。在線連接到交易?8?的下一個用戶，將會在他們的驗證路徑上包含所有的離線交易。

請注意，正如上文，只有當離線交易跟其他交易一樣，被加入到主 tangle 中，離線交易才會被完全確認。如果離線分支中的任何交易與主 tangle 沖突，交易?1?到?8?就不會被確認。再一次的，它可能會花費隨后幾個交易的時間，直至沖突對于主 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位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖

總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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