哈希图

Hashgraph的特点

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。