【大文观链】专访Hedera CEO：详解哈希图、DAG与八卦协议

Leemon Baird

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哈希图（Hashgraph）出现于2016年，是一种分布式账本技术，由Swirlds的联合创始人兼首席技术官Leemon Baird开发。总体来说，Hashgraph是一种异步拜占庭容错（aBFT）共识算法，能够保护平台免受攻击。它不需要矿工来验证交易，并使用有向无环图（DAG）来进行时间序列共识而不将打包成块。

链得得在3月于香港举办的token 2049大会上采访了Hedera Hashgraph的联合创始人兼CEO Mance Harmon，他曾就职美国导弹防御局、美国空军学院网络安全课程主任和莱特实验室机器学习研究项目负责人。

Hedera Hashgraph由Hashgraph的发明人Leemon Baird和 Mance Harmon共同创办，并在去年获得了来自 BlockTower Capital、丹华资本、Digital Currency Group 和 PV Ventures 等机构的 1.2 亿美元融资。他们同时也是Swirlds的联合创始人。

Mance表示，Swirlds是底层Hashgraph技术的授权商，该技术支持Hedera Hashgraph平台，并将继续开发该技术。Swirlds是Hedera委员会的成员，拥有对Hedera Hashgraph的投票权。

Hedera Hashgraph的治理方式并不是常见的社区共治，而是成立一个由39个节点组成的委员会。委员会会对Hedera Hashgraph的发展路线、盈利、支出等方面进行管理。39个节点会从全球不同地区18个行业中市值超过100亿美元的企业中选出，拥有六年任期。在正式启动平台和委员会之前，Swirlds可以保留对治理和网络发展的控制权。发布后，网络的运营和代码库的所有变更将由委员会的投票控制，而非Swirlds投票。

Hedera二月在韩国首尔举行的Hedera第一届年度大会上公布了第一批Hedera理事会成员名单，其中包括了德国电信(Deutsche Telekom)、英国欧华律律师事务所(DLA Piper)、巴⻄电商平台Magazine Luiza、日本野村证券(Nomura Holdings, Inc.)和瑞⼠士电信巨头创立的瑞⼠电信区块链公司(Swisscom Blockchain AG)。

Hashgraph最大的特殊性在于，它采用了一种被称为Gossip protocol（八卦协议，以下简称Gossip）的分布式一致性协议。Gossip也叫 Epidemic Protocol （流行病协议），实际上它还有很多别名，比如：“谣言算法”、“疫情传播算法”等。和它的名字一样，这种算法最初诞生于对办公室八卦、谣言和病毒感染的研究中：只要一个人八卦一下，在有限的时间内所有的人都会知道该八卦的信息。但在互联网世界和区块链网络中并不是一个新东西，传统互联网中常用的泛洪查找、路由算法都归属于Gossip范畴，比特币网络中实际上也应用了这种算法：节点将信息和全网进行共识的过程就用到了Gossip。

Gossip是一个带冗余的容错算法，更进一步，Gossip是一个最终一致性算法。虽然无法保证在某个时刻所有节点状态一致，但可以保证在“最终”所有节点一致，“最终”是一个现实中存在，但理论上无法证明的时间点。因为Gossip不要求节点知道所有其他节点，因此又具有去中心化的特点，节点之间完全对等，不需要任何的中心节点。

与比特币采用的Gossip不同，Hashgraph对其进行了效率方面的优化。在比特币系统中，节点进行共识需要向全网进行广播，而Hashgraph则将其改为定期随机选择周围节点发送消息，而收到消息的节点也会重复该步骤。

众所周知，区块链问题的根源来自于对比特币系统安全和稳定性的考量。最初，中本聪将区块大小限制在 1MB。如果按照每笔交易占 250B，平均每十分钟产生一个区块的速度计算，比特币网络理论上每秒最多可以处理 7 笔交易。如果要提高TPS，同时仅生成一个区块显然会导致效率低下。Hashgraph和DAG（有向无环图）结构类似，核心是使节点不需要用线性方式处理每一笔交易：换句话来说，在Hashgraph中，三分之二的节点在消息传播的过程中达成了共识，则交易就可以被确认，并不需要所有节点都产生共识之后再打包下一个节点。这种方式大大降低了节点进行共识所需要的带宽成本，同时保证了整个网络处理消息的效率。

Hashgraph本身是脱胎于DAG的，但与DAG相比，Hashgraph能够有效的避免这种非同步共识模式所带来的一致性和冲突问题，从而避免了双花和硬分叉的出现。

基于这种技术，Hedera Hashgraph极大的提高了带宽和交易速度，但同时不得不面临以下的几个问题：

首先，Gossip本身所带来的冗余问题：节点会定期随机选择周围节点发送消息，而收到消息的节点也会重复该步骤，这个过程中难免会有已经发出过消息的节点再次收到消息。这种冗余会对网络带宽造成负担。针对这个问题，Mance表示，Hedera Hashgraph选择了39个节点进行同步，冗余对于网络的负担并不大。而在未来引入更多节点之后，Hedera Hashgraph会向混合网络靠拢：即引入分片技术减少冗余通信对网络的影响。

其次，Hashgraph中经过优化的Gossip只会向附近的随机节点发送消息。当某个节点附近的所有节点都不再可靠的时候，这些不可靠的节点可以拦截和篡改真实的信息，从而造成网络被攻破。基于这种特性，Hashgraph被认为只能作为私有链和联盟链进行部署，Hedera Hashgraph也采取了这种方式。

对于这一点，Mance的解释是，目前网络中的节点进入网络都需要进行KYC（客户身份审查）和AML（反洗钱调查）。主网上线之后，用户可以进入网络，但并不能成为节点。在引入分片技术之后，通过将节点分为每组100-1000个方式可以避免这种攻击出现。

总体来说，Hashgraph从某种程度上来说解决了困扰公有链行业的性能、安全和去中心化问题。Mance告诉链得得，Hedera Hashgraph的主网会在今年夏天上线，并在接下来的24个月内引入分片，彻底对外开放。至于这种技术能否改写区块链的发展方向，我们仍需拭目以待。