区块链的共识机制POW/POS/DPOS

区块链的共识机制POW/POS/DPOS

96 末学子龙 关注

2018.02.09 19:36* 字数 1872 阅读 109评论 0喜欢 1

 

区块链技术给数字经济时代带来了巨变的曙光。 

 

这种巨变在互联网近50年的历史上曾发生过两次。

 

第一次巨变是全球性的联网,自1969年阿帕网诞生以来,全世界主流国家逐渐接入互联网,开启了全球联网的征程。

 

第二次巨变是全球性的应用,自1989年万维网论文问世后,互联网应用全面开花,实现了应用全球爆发。

 

 第三次巨变正在酝酿。

 

                                                                                  ——《腾讯区块链方案白皮书》

 

区块链的意义在于可以构建一个更加可靠的互联网系统,从根本上解决价值交换与转移中存在的欺诈和寻租现象。越来越多的人相信,随着区块链技术的普及,数字经济将会更加真实可信,经济社会由此变得更加公正和透明。

那么区块链究竟是通过什么技术来实现这场巨变呢?

核心技术有两点,共识机制和智能合约。

一、什么是共识机制?

由于加密货币多数采用去中心化的区块链设计,节点是各处分散且平行的,所以必须设计一套制度,来维护系统的运作顺序与公平性,统一区块链的版本,并奖励提供资源维护区块链的使用者,以及惩罚恶意的危害者。这样的制度,必须依赖某种方式来证明,是由谁取得了一个区块链的打包权(或称记账权),并且可以获取打包这一个区块的奖励;又或者是谁意图进行危害,就会获得一定的惩罚,这就是共识机制。----维基百科

区块链要成为一个公开的、难以攻破的、不可篡改数据记录的去中心化诚实可信系统,需要在尽可能短的时间内做到分布式数据记录的安全、明确及不可逆,提供一个最坚实且去中心化的系统。

区块链分布式记账的方式使得每个人手上都有一本完整的账本,全网共有。随着节点的不断增多,数据越多,账本也越安全,难以摧毁。除此之外,任意一个或者部分节点的账本被篡改,都不可能被全网认同,除非你能控制51%的节点,即51%攻击,但是这耗能巨大,几乎是不可能的。

二、POW 机制 (Proof of Work,工作量证明)

工作量证明机制是一种对应服务与资源滥用、或是阻断服务攻击的经济对策。一般是要求用户进行一些耗时适当的复杂运算,并且答案能被服务方快速验算,以此耗用的时间、设备与能源做为担保成本,以确保服务与资源是被真正的需求所使用。此一概念最早由Cynthia Dwork和Moni Naor于1993年的学术论文提出,而工作量证明一词则是在1999年由Markus Jakobsson与Ari Juels.所发表。现时此技术成为了加密货币的主流共识机制之一,如比特币所采用的技术。----维基百科

PoW机制中根据矿工的工作量来执行货币的分配和记账权的确定。算力竞争的胜者将获得相应区块记账权和比特币奖励。因此,矿机芯片的算力越高,挖矿的时间更长,就可以获得更多的数字货币。

POW机制的特点:

多劳多得模式,体力工作(分散挖矿)根据工作证明来执行货币的分配。 

算力越高、挖矿时间越长,获得的货币就越多。

主要优点:算法简单,容易实现,安全有严格的数学论证。

主要缺点:耗电,共识达成的周期较长

典型代表:BTC(及N个BTC分叉币)ETH,LTC等等。

三、POS机制(Proof of Stake, 权益证明)

权益证明机制,也称股权证明机制,是根据持有货币的量和时间,发利息的一个机制。

POS不需要大量的算力来维持网络安全,只是需要每个参与者打开自己的钱包在线增加网络权重,同时获取相应的奖励,也就是POS机制本身所说的利息。

采用PoS的数字资产,系统根据你的币龄给你分配相应的权益,币龄是你持币数量和时间的乘积。比如你持有100个币,总共持有了30天,那么,此时你的币龄就为3000。这个时候,如果发现了一个POS区块,币龄就会被清空为0。

每被清空365币龄,将会从区块中获得0.05个币的利息(可理解为年利率5%),那么在这个案例中,利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41个币。(注意,这里的5%的年利率仅仅是举例,并非每个POS模式的币种都是5%,比如点点币PPCoin就是1%年利率)

POS机制的特点

主要优点:①因为PoS不需要靠比拼算力挖矿,所以不会造成过多的电力浪费。②因为拥有51%币才能发起攻击,网络受到攻击却会造成自己利益受损,显然很不划算,所以更难进行51%攻击。

主要缺点: ①没有专业化,拥有权益的参与者未必希望参与记账; ①容易产生分叉,需要等待多个确认; ①永远没有最终性,需要检查点机制来弥补最终性。

典型代表:未来币

四、DPOS机制(Delegated Proof of Stake, 股份授权证明)

股份授权证明机制又称委任权益证明机制,原理是让每一个持有比特股的人进行投票,由此产生101位代表 , 我们可以将其理解为101个超级节点或者矿池,而这101个超级节点彼此的权利是完全相等的。从某种角度来看,DPOS有点像是议会制度或人民代表大会制度。如果代表不能履行他们的职责(当轮到他们时,没能生成区块),他们会被除名,网络会选出新的超级节点来取代他们。DPOS的出现最主要还是因为矿机的产生,大量的算力在不了解也不关心比特币的人身上,类似演唱会的黄牛,大量囤票而丝毫不关心演唱会的内容。DPOS机制减少了记账节点的规模,属于弱中心化,同时大大提高了效率

典型代表:EOS,BTS

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