1.引言
近期，Avalanche主网正式上线，OKEx也已经上架Avalanche原生代币AVAX，曾获得“共识协议3.0”之称的Avalanche重回大众视野，为何Avalanche一举一动受到如此大的市场关注？
这一切要从2015年5月说起，康奈尔大学出现了一篇《从“雪花”到“雪崩”：一种新型的亚稳态共识协议族》的论文，在市场上引发了雪崩式的迅速反响，成为可以和中本聪的PoW机制、以太坊智能合约相媲美的颠覆性技术创新。
2.结合早期协议优点并改进缺点
正如康奈尔大学教授埃米·冈·瑟勒所言：“Avalanche描述了一种新的共识协议，它将中本聪共识协议与经典共识协议相结合，这是一次重大的突破”。在此之前，经典共识协议和中本聪共识协议是早期两类解决分布式系统拜占庭问题的主要共识协议。
分布式系统中的共识问题一直是计算机科学领域的重要话题，而拜占庭将军问题则是重中之重。战争时期，在军队可能有叛徒和间谍的情况下忠诚的将军如何达成一致的意见，这便是拜占庭将军问题。经典共识协议由图灵奖得主兰伯特提出，具有强一致性、高效的特点，但也有通信成本高、节点无法自由进出的缺点。
支付处理商Visa研究报告提出离线央行数字货币支付方案:全球最大支付处理商Visa近日在一份新的研究报告中提出了央行数字货币（CBDC）的离线支付系统。该研究承认了CBDC的好处，但同时表示，当CBDC最终可用时，应该能够在没有互联网连接的情况下使用。研究报告中提到：“接收方可以向授权的钱包提供商提交签名的离线支付信息，并保证这些交易的结算，从而从离线支付系统中提取资金。”该提案概述了未来可以开发的协议，但这一想法的代码还没有写出来。Visa表示，各国央行探索数字货币的主要原因之一是因为它将有助于没有银行账户的个人与一个“充满活力的金融科技和其他金融产品生态系统”联系起来。（Decrypt）[2020/12/18 15:40:25]
图1：经典共识协议工作原理
中币（ZB）市场研究报告：如果SUSHI能够突破阻力未来将出现涨势:据中币（ZB）市场研究报告显示，目前SUSHI正试图突破每日阻力位，在9日移动平均线上方交易，表明多头仍在控制市场。如果多头能突破1.9174美元的阻力力，并将阻力转变为支撑，那么SUSHI价格在未来数天可能会出现涨势；如果未能突破阻力，将导致寿司价格在未来几日跌至倒头肩型市场结构价格水平的颈线。此外，该报告还对LTC和ADA做出了日内技术分析。更多详情请查阅中币（ZB）官方发布的研究报告。[2020/12/2 22:51:55]
资料来源：《区块链技术指南》，OKExResearch
而著名的中本聪共识协议则创造性地用概率保证实际运行的共识，解决了节点无法自由进出的问题，但是成本高昂问题仍未被解决。
图2：中本聪共识协议工作原理
研究报告：监管机构的清理行动对加密行业有利:华尔街研究分析公司Fundstrat Global Advisors LLC表示，本周宣布的一系列监管举措对以自由市场为导向的加密货币领域具有积极意义。该机构一份研究报告称，英国金融行为监管局（FCA）禁止出售加密货币衍生品以及美国司法部发布执法框架等从长远来看是有益的，因为这将帮助加密行业减少不法活动。报告指出，监管机构“清理不良行为者”也起到了帮助作用。市场关注Square公司购买比特币的消息以及比特币突破11,000美元的能力表明加密货币可以通过这些事情提供动力。报告称：“总的来说，我们认为最近的消息对加密市场是利好消息，尽管风险较小，我们相信当前的牛市趋势是完整的。”而Fundstrat警告说，鉴于监管轨迹，加密技术的某些领域可能会受到攻击。（彭博社）[2020/10/10]
资料来源：OKExResearch
Avalanche共识协议则结合了两类协议的优点：借鉴了中本聪协议概率性安全保障的设计，同时加入了BFT属性，增加系统的效率和安全性。
StarkWare发表由以太坊基金会资助的STARK友好散列函数研究报告:零知识证明研发机构StarkWare发表研究报告STARK友好的散列函数——调研与推荐，记录了以太坊基金会如何选择标准化的STARK友好的散列函数（SFH）。2018年7月，以太坊基金会给StarkWare一笔为期2年的阶段性捐赠，用于选择STARK友好的散列函数，这样就可以将区块链的透明度与后量子安全证明系统结合使用，并为基金会发布一个开源高效的STARK系统。[2020/8/10]
3.Avalanche原理：“雪花”到“雪崩”的层层完善
正如Avalanche白皮书提到的“雪花”到“雪崩”过程，Avalanche的4个子协议组成正是从最简单的Slush协议，到Snowflake、Snowball和Avalanch，逐步完善，形成了“雪花”到“雪崩”的质变。
3.1.“雪泥”Slush协议：万物之初
动态 | 加拿大央行发布加密货币研究报告:据ambcrypto报道，加拿大央行发布了一份关于比特币和其他加密货币的研究报告。该报告深入探讨了加密货币市场的演变，及其在经济中的作用。该报告的主要焦点是强调加密货币的支付和货币属性，因为该行声称它们至关重要。研究主要涉及五个方面，包括市场上加密货币的分类、加密货币交易量与美国债券及公司债券交易量的关系、比特币市场份额的变化、加密资产交易的进入和退出、比特币和其他加密货币作为支付手段的可行性。该行认为，比特币在加密货币市场的市场份额多年来一直在稳步下降。该行认为，比特币可能仍然是这个资产类别中的摇滚明星，但它似乎正在快速老化。[2019/2/15]
Slush协议是最基础的“雪泥”，通过多次随机抽样来达成共识。为便于理解，这里我们以投票确认颜色为例。节点达成共识的步骤如下：
初始状态时所有的节点均未着色；
当节点A收到信息时，未着色的节点将信息颜色设为自己的颜色，并询问其他节点的颜色；
未着色的节点B收到询问，将自己染成相同颜色并回复；已着色的节点C收到询问会回复自己的颜色；
节点A收到多个响应后，如果大多数颜色和自己的一直，则不改变颜色，否则改变颜色，即以大多数其他节点的颜色反馈来校正自己的颜色。
Slush协议就已经解决了经典共识协议通讯成本高的问题，还用部分抽样等方式避免了中本聪共识协议高能耗的问题。后续协议的改进主要为了提升共识协议安全性。
3.2.“雪花”Snowflake协议：初步改善
在拜占庭节点存在的情况下，Slush不能提供强大的安全保证。为此，Snowflake作为升级版协议引入了计数器来增加系统的安全性。
具体而言，网络中的攻击节点故意散播错误的颜色，可能导致Slush某一轮统计得到错误的颜色，而Snowflake的计数器统计了某种颜色连续出现的次数，只有某种颜色连续出现多次，节点才会改变自己的颜色。如此避免了拜占庭节点带来的干扰，确保了系统的安全性和活跃度。
3.3.“雪球”Snowball协议：深入升级
Snowball在Snowflake的基础上更进一步地。引入了类似信誉积分的制度——信任度，以提高安全性。
具体而言，Snowflake协议的改进如下：
每成功查询一次，节点就为该颜色的信任度加1分；
节点会切换为信任度较高的颜色。
Snowball协议不仅比Snowflake更难遭受攻击，而且更容易推广到多命令协议。
3.4.“雪崩”Avalanche协议：量变到质变
终极Boss“雪崩”——Avalanche又在Snowball的基础上增加了有向无循环图来记录所有的交易状态。在DAG中，如果想给从创世点到某节点路径上的所有节点都投票只需要给该节点投票，大大提高了效率。其次，DAG有着类似于区块链的链式结构记录交易信息，使得过去的交易信息很难被篡改，进一步提升了安全性。
图3：DAG示意图
资料来源：《区块链新共识算法SnowflaketoAvalanche》，OKExResearch
3.5.Avalanche协议：集前期协议之大成
吸取了早期两个共识协议的优点，并经过4个协议层次递进、逐步改善，Avalanche协议具有许多优良特性。
高效的可扩展性：轻量级，可扩展，低延迟；
高拜占庭容错：即使网络中有超过50%的节点是拜占庭节点，网络依然是安全的;
静态绿色：与PoW机制不同，Avalanche协议不会浪费任何资源;
低通信成本：Avalanche协议比传统共识协议的通讯复杂度更低。
4.零确认交易与Avalanche协议
Avalanche刚面世时，人们还没有发现Avalanche协议与零确认交易之间有什么关系。然而在2018年12月左右，BCH社区的技术人员ChrisPacia发表一篇文章，认为可以使用Avalanche协议来保证零确认交易的安全性，一时起千层浪，引发了市场的广泛兴趣。
Avalanche协议的确认需要多次抽样，为缩短确认时间，则抽样次数必须受到限制，这意味着，恶意节点超过一定比例后，在有限抽样里诚实节点无法达成共识。为此，ChrisPacia认为可以引入PoW机制来保护网络的安全，防止黑客的攻击节点数量太多。
5.Avalanche现状：众望所归
自2018年Avalanche白皮书发布以来，受到了广泛的首肯心折，许多VC相竞为之折腰。2019年，雪崩协议Ava获得了a16z、PolychainCapital等机构600万美元融资。2020年6月，AVALab又完成了一笔1200万美元的代币私募融资，同年7月，又获得IOSGVentures的战略投资，并就中国市场未来发展达成独家战略合作协议。根据最新消息，AVA的公募将于7月8日开启。
6.结语
Avalanche结合了早期两种共识协议的优点并改进其缺点，具有高拓展性、静态绿色以及低通信成本的优点。同时，从Slush到Avalanche层层递进、逐步完善，引入计数器、可信度、DAG等，日臻完善，并且有可能实现零确认交易。
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