什么是Pi Network的Stellar共识协议？

Pi网络“ 恒星共识协议 过去许多出版物都曾报道过这一话题。然而，如今是否还有人真正理解它的真正含义呢？一些先驱者甚至将其视为协议的区块链共识机制。简而言之，Pi Network 本身并没有运行一种全新的共识系统。 

它的区块链使用 Stellar 共识协议 (SCP) 的改编版本，该协议基于一个名为“Stellar 共识协议”的正式定义模型。 联邦拜占庭协议 (FBA)更长远、更重要的答案在于 SCP 的工作原理，它与工作量证明和权益证明有何不同，以及 Pi Network 如何对其进行修改以支持移动优先、身份驱动的网络。

本文从基本原理出发解释了这项技术。文章重点阐述了共识是如何达成的，SCP提供了哪些保障，以及Pi Network的实现与Stellar的原始设计有何不同。一如既往，本文的目标是阐明其机制，而不是宣扬结果或推测其意义。 Pi区块链将于2026年问世 超越。

恒星共识协议和联邦拜占庭协议的基础

正如我们之前提到的，Pi Network 的共识机制基于 Stellar 区块链于 2015 年推出的 SCP。SCP 由斯坦福大学计算机科学家设计。 大卫·马齐埃尔 并已实施 恒星 网络。SCP 不依赖挖矿或经济利益，而是通过节点间的协议来明确决定它们信任谁。

SCP 的核心是 FBA。传统的拜占庭容错系统（例如 PBFT）假定验证者列表是固定的。这种假定限制了开放性，使得全球参与变得困难。FBA 则消除了固定成员的要求。每个节点独立选择自己的法定人数切片，这些切片是它认为足以达成共识的其他节点的子集。法定人数是指一个节点集合，其中每个成员都至少有一个完全包含在该集合中的法定人数切片。 

当这些切片重叠足够多以形成法定人数时，共识就会达成。安全性取决于法定人数的交集，这意味着任何两个法定人数必须至少共享一个诚实节点。活性取决于网络即使在某些节点发生故障的情况下也能形成法定人数的能力。

该模型允许开放参与，同时还能容忍拜占庭错误。实际上，只要在移除故障节点后法定人数交集仍然成立，SCP 就能处理任意故障行为。

FBA和SCP的核心原则

联邦拜占庭协议推广了经典的拜占庭容错机制，且不假设存在固定的验证者集合。每个节点都在本地定义信任关系，而不是从全局规则继承。

首先是 法定人数切片节点自行决定依赖哪些其他节点。这些依赖关系在整个网络中并不统一，它们反映了社会信任、组织信任或运营信任。

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第二是 法定人数交集为了确保协议安全，所有可能形成的法定人数必须相交，即使在移除故障节点之后也是如此。如果相交失败，网络将面临决策冲突的风险。

第三是 完整节点和污染节点的概念完好节点是指在故障节点移除后仍能正常运行的节点。受污染节点在技术上是完好的，但它们依赖于故障节点才能继续运行，因此失去了活性。

第四是 一次性套装SCP 形式化模型定义了可以在不改变法定人数交集和可用性的前提下移除的节点集合。这使得协议能够在没有硬性数值阈值的情况下精确地推断容错能力。

这些特性共同赋予了SCP设计者所谓的“最优安全性”。在异步网络条件下，只要理论上可行，就能保证达成一致。

SCP如何达成共识

SCP 对每个槽位分两个不同的阶段达成协议，其中槽位代表一个区块或交易集。

提名阶段选定候选值。节点使用联邦投票方式提名交易集。为避免混乱，提名优先级采用加密哈希函数进行排序。随着时间的推移，所有节点最终会收敛到同一个复合值，通常是有效交易的并集。

提名完成后，协议进入投票阶段。在此阶段，节点对由计数器和值组成的选票进行投票。如果进展停滞，计数器会增加。节点依次执行准备、提交和外部化步骤。当达到法定人数时，该值会被外部化，决策最终生效。

所有消息均使用加密密钥进行签名。哈希函数既用于优先级排序，也用于合并值。这些机制可防止伪造和重放攻击。

在生产网络中，SCP 通常在 3 到 5 秒内完成结算。它没有像工作量证明那样的概率结算窗口。一旦某个值被外部化，除非违反法定人数交叉规则，否则无法撤销。

与其他共识机制的比较

SCP 与工作量证明和权益证明有着根本的不同。

验证的工作 依赖于计算能力，并假设大部分算力是诚实的。最终性是概率性的，且能耗很高。

验证的股权 取决于经济利益。协议的达成取决于关于理性行为和资本分配的假设。

相比之下，SCP 依赖于明确的信任关系。它不消耗能源，也不根据权益规模来衡量影响力。其容错能力取决于法定人数结构，而非代币所有权。这使得 SCP 适用于那些优先考虑低延迟和可预测最终性的网络。

Pi Network 如何适应 SCP

Pi Network并没有发明新的共识协议。它对SCP进行了调整，使其能够支持大量的个人用户，而不是少数机构验证者。该项目基于Stellar的开源代码，同时修改了信任的建立方式和参与奖励机制。

最显著的改进是安全圈的使用。用户被鼓励添加三到五个可信联系人。这些安全圈会聚合到一个全局信任图中。节点会利用这个信任图来配置它们的仲裁切片。

其目的是将信任建立在真实的人际关系而非机构之上。通过“了解你的客户”（KYC）流程进行身份验证有助于减少女巫攻击。在这种模式下，信任通过社交关系从经过验证的个人传递而来。

Pi Network 还定义了多种参与者角色。先锋是每天定期登录应用的活跃用户。贡献者通过添加联系人来增强信任图。大使负责招募新用户。节点在台式机或笔记本电脑上运行 SCP 软件，并直接参与共识过程。一些节点以开放端口和更高的可用性运行，从而增强其在法定人数形成中的影响力。

Pi Network 中的挖矿并非工作量证明（PoW）机制下的挖矿。它是由 SCP 协调的定时分配过程。奖励根据角色、活跃度、运行时间和信任贡献进行分配。这里没有矿池，也没有竞争性计算。

交易处理和性能

Pi Network中的交易通过移动应用程序提交并转发至节点。节点在将交易纳入提名集之前，会验证签名和交易历史记录。

共识消息轻量级，并通过标准网络进行交换。区块大约每五秒钟产生一个。早期网络的目标处理速度从每秒数百笔到数千笔不等，具体取决于节点参与度和消息开销。

交易费用主要用作优先级机制，而非收入来源。该协议的高效性源于无需挖矿以及联邦投票所需的消息大小较小。

安全属性和保证

从技术角度来看，Pi Network 继承了 SCP 的核心安全保障。这些保障包括确定性最终性、在法定人数交叉情况下抵抗拜占庭故障的能力以及消息的密码完整性。

新增的社交层带来了新的权衡取舍。安全圈和KYC流程可以减少虚假账户的出现，但也造成了对验证系统和信任图结构的依赖。如果信任过度集中，或者许多用户依赖于少数节点，则法定人数交叉点可能会被削弱。

SCP本身并不要求信任是全球统一的。它的安全性取决于节点运营商的配置选择。这就要求网络有责任鼓励构建多样化且连接良好的网络切片。

局限性和批评

对 Pi Network 共识机制实现的几项批评主要集中在去中心化和规模方面。

在早期阶段，数量有限的核心节点在维持法定人数交叉方面发挥了重要作用。即使底层协议支持去中心化，这也造成了中心化控制的印象。

可扩展性是另一个需要考虑的问题。随着节点数量的增长，消息复杂性也会增加。SCP 已在 Stellar 的生产环境中得到验证，但 Pi Network 强调独立运行的节点，这会导致正常运行时间和连接性出现波动。

结语

Pi Network 采用 Stellar 共识协议 (SCP)，旨在将一个经过充分研究的共识模型应用于面向大众市场的移动端环境。SCP 通过联邦拜占庭协议 (Federated Byzantine Agreement) 提供快速最终性、低能耗和形式化的安全保障。Pi Network 在此基础上，将社会信任和身份验证嵌入到法定人数形成和奖励分配中，从而扩展了这一框架。

最终形成的系统优先考虑可访问性和用户参与，同时依赖于已有的共识研究。其优势和劣势并非源于未经检验的密码学，而是源于配置选择、网络激励机制和治理。理解这些机制对于从技术层面而非推测或市场宣传的角度评估 Pi Network 至关重要。

来源：

• PI 2021 白皮书：在手机上启用挖矿
• 恒星共识协议：互联网级共识的联邦模型
• Stellar 网站SCP协议证明机制
• 涌现思维什么是联邦拜占庭协议