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自比特幣開始以及認可其工作證明（PoW）共識模型作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡作為分布式分類賬的合法性的機制以來，已經(jīng)嘗試和引入了許多其他共識機制。這些新的共識機制基于拜占庭容錯，主要側(cè)重于減少與工作采礦密集型過程相關的能源效率低下問題。

經(jīng)過時間的證明

經(jīng)驗證明（PoET）是這些共識機制之一，旨在改進工作共識的證明，并為許可的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡提供新的替代方案。

PoET是由芯片制造巨頭英特爾于2016年開發(fā)的，作為主要用于許可區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的有效共識機制。 PoET現(xiàn)在是Hyperledger Sawtooth模塊化框架的首選共識模型，是實現(xiàn)和試驗分布式分類帳系統(tǒng)的流行工具。

PoET共識的一個關鍵組成部分是與其一起工作的創(chuàng)新技術 - 英特爾大肆宣傳的軟件保護擴展（SGX）編程參考手冊。 SGX于2015年推出，采用英特爾第六代核心處理器，可作為可信執(zhí)行環(huán)境（TEE），允許選擇的可信代碼獨立于其運行的應用程序運行。

在了解PoET的整體共識如何工作之前，了解一下SGX如何運作至關重要。

什么是SGX？

SGX是一項復雜的技術，但從本質(zhì)上講，它實際上是一組CPU指令，應用程序使用它來隔離代碼和數(shù)據(jù)的特定可信區(qū)域。它為開發(fā)人員提供了一個安全的飛地，以保護敏感數(shù)據(jù)或代碼免受外部干擾或檢查。

使用SGX在TEE中運行的代碼可以在源自處理器的平臺或應用程序內(nèi)生成簽名證明，并提供代碼已在受信任環(huán)境中正確初始化的身份驗證。此功能對PoET共識的功能具有重要意義，但也為進入和限制其使用創(chuàng)造了固有障礙。

受保護代碼存儲在SGX中的內(nèi)存對于控制對平臺的物理訪問并具有訪問其內(nèi)存的最高身份驗證的惡意用戶來說甚至是安全的。作為一項安全功能，由于此功能提供的潛在安全性，SGX獲得了很高的期望。

在PoET共識的背景下，SGX作為參與者加入網(wǎng)絡并驗證他們正在運行PoET共識執(zhí)行所必需的可信代碼的機制。

PoET如何運作

PoET共識是一種有效的工作證明形式，它消除了對采礦密集型流程的需求，并將其替換為網(wǎng)絡參與者的隨機計時器系統(tǒng)。基本上，每個網(wǎng)絡參與者被給予一個隨機的計時器對象，并且第一個到期的計時器“喚醒”成為塊頭的參與者并產(chǎn)生新的塊。

關于拜占庭容錯，這為“隨機領導者選擇問題”提供了必要且有效的隨機解決方案。基本上，這個問題是如何確定拜占庭容錯系統(tǒng)中一輪共識的領導者。例如，Practical Byzantine Fault Tolerance使用循環(huán)風格格式，而比特幣的工作證明使用中本聰?shù)墓沧R，其中領導者是由任何人解決每個塊輪次的計算密集型加密拼圖。

PoET共識可分為兩個階段，加入網(wǎng)絡并使用SGX證明驗證TEE以及實際的挖掘抽獎時間。

網(wǎng)絡驗證和SGX

這是共識的初始階段，也是新交所發(fā)揮重要作用的地方。如前所述，在使用SGX時，您可以生成一個已簽名的證明，即您正在運行在TEE中正確設置的受信任代碼。

在PoET中，網(wǎng)絡中的潛在參與者下載可信代碼并使用來自SGX的簽名證明將“加入”消息傳播到網(wǎng)絡，SGX已生成公鑰/私鑰對。然后，節(jié)點網(wǎng)絡接受或拒絕證明。如果被接受，則參與者加入網(wǎng)絡并且可以參與經(jīng)過時間，隨機抽簽選擇過程。

經(jīng)過時間的隨機選擇

這是共識機制的第二個也是最后一個階段。在每輪共識中，網(wǎng)絡參與者從可信代碼接收簽名的計時器對象，該對象完全隨機化。這個想法是減輕任何潛在的惡意行為者游戲系統(tǒng)并嘗試一致地接收更短的計時器，以便他們可以產(chǎn)生更多的塊。

每個參與者隨后等待他們的隨機計時器到期。第一個到期的網(wǎng)絡參與者計時器將簽名證書傳播到網(wǎng)絡，表明它們是該輪的隨機區(qū)塊領導者。消息已通過身份驗證，并生成塊。該輪然后重新開始。

簽名認證的傳播實際上發(fā)生在所有網(wǎng)絡參與者身上，即使他們沒有獲勝。這是為了確保兩件事：

實際上，每個節(jié)點都從可信代碼中獲得一個隨機對象計時器。

節(jié)點等待對象給定的指定時間段。

如您所見，該過程完全是隨機的，并且與SGX技術的集成可確保不會對協(xié)議運行的可信代碼進行操作。還有其他一些安全功能，例如用于監(jiān)視可疑節(jié)點一致地贏得彩票的算法，或者始終具有較短的定時器，其中出現(xiàn)模式。

PoET共識機制非常高效，能夠擴展到數(shù)千個節(jié)點而不會擁堵。令人擔憂的是，它在很大程度上依賴于SGX作為協(xié)議的基礎，而且最近，這些擔憂被放大了。

本月早些時候，倫敦帝國理工學院的大型數(shù)據(jù)與系統(tǒng)（LSDS）小組在SGX發(fā)現(xiàn)了一個被稱為“Foreshadow”的關鍵漏洞，可用于攻擊新交所的安全區(qū)域。

您可能已經(jīng)熟悉了攻擊的起源，因為主流媒體廣泛關注今年早些時候在現(xiàn)代芯片處理器中發(fā)現(xiàn)的“幽靈”漏洞。本月早些時候LSDS團隊已經(jīng)闡明了Foreshadow的攻擊，并且它是Spectre漏洞的改編版本。仍然是一個正在發(fā)展的故事，重要的是要關注多種原因，包括PoET共識的完整性。

使用PoET的優(yōu)點和缺點

PoET是高效的，并不像工作系統(tǒng)的證據(jù)那樣占用資源，但它也有一些擔憂。那么它作為分布式總賬網(wǎng)絡的共識機制使用的一般優(yōu)點和缺點是什么？

優(yōu)點

PoET是工作系統(tǒng)證明效率的重大改進。同時，它還為“隨機領導者選擇問題”提供了一個很好的解決方案，而不需要資源密集型或需要復雜的鉚接機制和激勵結(jié)構(gòu)，并證明了利益共識。

PoET也是許可網(wǎng)絡的一個很好的共識機制，這就是為什么它是Hyperledger Sawtooth的首選共識機制。最重要的是，它可以有效擴展，可以用作使用Hyperledger Sawtooth測試環(huán)境的“即插即用”模型。

缺點

SGX是一項備受贊譽和創(chuàng)新的技術，但最近的發(fā)展顯然引起了人們對其與PoET共識的使用的擔憂。英特爾或許能夠解決有關關鍵漏洞的問題，但這里的缺點是明顯且必要地依賴于專用硬件的安全性。

不僅如此，SGX完全由英特爾制造，因此對共識模式的依賴延伸至英特爾公司，即第三方。這種依賴的概念違背了加密貨幣試圖通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡實現(xiàn)的新范式，消除了對中間人的信任。

結(jié)論

PoET代表了為分布式分類帳系統(tǒng)提供拜占庭容錯共識機制的另一個裂縫。 它非常高效，并與另一項新技術本身SGX合作。

展望未來，觀察新加坡證券交易所的發(fā)展將對PoET產(chǎn)生重大影響，成為可持續(xù)的共識模式。 目前，它是Hyperledger Sawtooth的優(yōu)秀工具，在模塊化區(qū)塊鏈框架的實驗和開發(fā)中發(fā)揮著至關重要的作用。