雪崩协议（Avalanche）是一个新型的共识协议，它继承了Non-Byzanting和Nakamoto共识算法两者的优点，具备了简单又高效的特点。
背景
BFT和PoW算法
拜占庭容错算法BFT是由两位伟大的计算机科学家Leslie Lamport和Barbara Liskov在1982年共同开发的。BFT算法的优点是可以快速达成共识，但其也有缺点：
- 扩展性差：无法扩展到1000个节点以上，因为它们通信成本正比于节点个数的二次方，即O(n^2)
- 要求网络中的每个人都知道所有其他参与者。
因此BFT比较适合在联盟链场景下使用，而对于缺乏信任的公有链场景，BFT算法则不适用。
最早在公链场景下使用的共识算法是PoW算法，它具备不需要知道网络中参与者和可扩展性强的特点，相对的它也缺点也很明显：
- 交易确认比较慢。平均而言，用户必须等待大约10–60分钟才能确认他们的交易被存储在链上。
- 吞吐量较低。比特币每秒可处理的交易大约是3-7笔。
- 能耗较高。PoW的运算消耗了大量电力。
共识协议族 Consensus Family
Emin教授在深入研究前述两种主流共识机制后，受 Gossip 协议的启发，提出了一组BFT协议（简称“共识家族”，Consensus family）。共识协议族有四种协议组成：
- Slush 协议：是共识协议族的第一个协议，它是一个非拜占庭协议（Non-byzanting protocol，后续三个协议都是 BFT 协议）。Slush协议的特点是：简单状态（simple state），小样本（small sample），反复抽样（repeated sampling），抽样轮数或时间期限（用 m 表示），Slush 协议作为 BFT 协议的原始状态，不能提供完整的 BFT 保证。
- Snowflake 协议：也叫 “BFT Snowflake”，它是共识协议族的第二个协议，在 Slush 的基础上扩展而来。Snowflake 为每个节点增加一个 counter， 用来记录一个节点当前 color 的可信度。Snowflake 可以保证对最小的状态做出很强的保证。
- Snowball 协议：Snowball 是共识协议族中的第三个协议，它对 Snowflake 协议做了改进，添加一个更持久的可信度标志，使得协议安全性更高，进一步增加了共识结果的可靠性（confidence）。Snowball 不仅比 Snowflake 更难攻击，而且协议更加通用化了。
- Avalanche 协议（DAG）：Avalanche 是共识协议族中的第四个协议，也是最核心协议，它在 Snowball 的基础上添加一个动态的仅限追加（append-only）DAG 结构来记录所有的交易。DAG 结构给雪崩协议Avalanche带来了两大优势：高效，安全。
亚稳态模型 Metastable Mechenism
共识协议族中的协议全部基于亚稳态模型，共识协议中最糟糕的事情是无法在两个选择之间做出决定，即你不希望它模糊地说两个事件中有一个发生了，实际你期望它能确定两个事件中到底哪个发生了哪个没发生。
雪崩协议的核心思想依赖于随机抽样。该协议旨在于倾向某一结果而不是留在模棱两可的中间选项。随着它的倾向性越来越高，网络的感知的颜色将会转移到其中一种颜色。我们向一个结果方向移动的速度（节点对一种颜色投票比另一种颜色更多）将会不断加快，并且在某个时候我们达到不返回点，整个网络已就颜色达成一致。
雪崩协议特点
雪崩协议继承了Non-Byzanting和PoW协议两者的优点：
- 快速结算和低延迟：在全球范围内实现结算需要大约2-4秒钟
- 更高的吞吐量：每秒可处理1000–10,000个交易。
- 稳健：网络无需就参与者是谁达成一致。
- 静态协议：最重要的是，协议是绿色的。这意味着它是可持续的，它不会浪费任何能量，并且没有特殊的矿工生态系统，其中矿工的利益与用户的利益无关。
另外，雪崩协议还有以下特点：
- 高效的可扩展性：协议是轻量级的，因此提供可扩展性和低延迟。
- 拜占攻击庭容忍度：它可以容忍大量的拜占庭参与者，而不对安全性产生影响。特别地，它可以容忍多达50％的节点作为拜占庭节点（即尝试欺骗网络并保持整个网络不平衡的节点）。但是，它们无法让两个节点决定两种不同颜色
- 平等主义生态系统：雪崩协议产生了一个平等主义的生态系统，即网络中的所有节点都是相同的。 没有矿工，也没有特权。
- 冲突交易不受保护：如果攻击者试图在两次不同的交易中花费相同的钱两次（双重支出），那么雪崩协议将无法在这两种交易之间做出选择，导致这笔钱丢失。经典共识和中本聪协议将会选择其中一个交易，但是雪崩协议不会。这是雪崩协议的一个非常有趣的属性，它会隐式而又自然地惩罚坏的角色，而协议本身没有增加任何额外的复杂读。