Ulord优得社区第一期深度学习第六课共识机制(内容摘要)

本讲正好是本次系列培训中的最中间的一节课,所讲的内容也是区块链的核心内容,共识机制。

这正是区块链中最具吸引力的部分。公平,效率,能耗,人性,去中心,系统健壮性等等,共识机制凝聚了无数人的智慧,已经不是单纯计算科学能够完全容纳的,同样映射出了人们对社会,对人性的哲学探索。

第六课:共识机制

在任何一个组织或社区中,共识至关重要。只有有个共识,才可以共同前进,才能带来价值。

区块链,以计算机算法的形式来表达共识机制。

各种项目中使用的共识机制花样繁多,包括 POW,POS,DPOS,xBFT(各种拜占庭容错协议),VRF+X, POR, POST, POP, Kafka 等等不一而足,让人眼花缭乱。

本课重点介绍了现今常见的公链共识算法:POW,POS,DPOS

联盟链中使用到的拜占庭容错算法:PBFT

以及Filecoin的 POR/POST


工作量证明机制PoW

按照所拥有的计算能力,可得到对应的概率,竞争区块链的记账权。

夺得记账权的节点获得记账收益以及新生币奖励。

POW仍然是现在看起来最公平,最安全的一种共识机制。无论你是否已经持有币(或通证),只要愿意参与记账,就有机会获得收益。

以比特币为例,只要愿意参与记账,你就可以加入算力至整个网络,那么你的算力除以全网总算力就是你获得记账权的概率。

但是,POW是根据算力竞争来获取记账权,其最受诟病的也是这一点。因为无论有没有记账,在争夺记账权的过程中,都会消耗大量的算力,当竞争者越来越多,消耗的算力也越来越大。看起来是一种资源的浪费。因为看起来一个人记账其他人验证就可以了,但大量的电力根本就不是花在记账和验证上,而是竞争记账权上面。当然,从经济学上说,这里可以有另一个解释,在这个经济体系里,每一次记账挖出的比特币的价值基本上等于全网消耗的资源成本,这似乎是行得通的。


权益证明机制PoS

PoS根据持有币的数量,以及持有的时间,计算出币龄。按照币龄,获得“利息”。

在POW消耗大量算力的情况下,是不是有其他方式来竞争记账权,一样公平而同时成本低廉呢?POS就是基于此想法而提出来的。POS的原则是,持有代币(通证)越多,记账的机会越多,在这个前提下,竞争记账权的消耗与POW相比要少很多,当然其中仍然需要概率的随机性。但这个时候概率不是每个人均等的,而是按照资产拥有量的不同而有所不同。

与PoS伴随而来的一些问题中,有一个问题是,如果一个人想获得更大的挖矿收益,他最好是囤币,越多越好。作为一种代币(通证)来说,其最大的价值体现当然是用于流通,流通才产生价值。而囤币或锁币是制造稀缺,是抬高市价。

PoS与PoW的另一个区别是PoS会造成币总量增加。


股份授权证明机制DPoS

DPoS类似于由股东投票选出一个董事会,董事会中的成员才有权进行代理记账,这样就不是钱越多的有越多的记账权。

PoW和PoS都是通过大量的算力,通过统计概率以及密码学的方法来获得不可预知的随机选举。这种消耗使得整个系统效率很低,很难应付大规模的应用。

DPoS机制是半中心化的。其实质就是减少协调成本,不让低端节点接入记账拉低整个系统效率。


拜占庭容错算法PBFT

PBFT算法指实用拜占庭容错算法,这是因为长期以来拜占庭问题的解决方案都存在复杂度过高的问题,直到PBFT算法的提出,首次将拜占庭容错算法的复杂度从指数级降低到了多项式级。


Filecoin的 POR/POST

IPFS之上的激励层,采用的是与POS相似的共识算法,称为POR(Proof of Replication:复制证明)和 POST(Proof of Space&Time:时空证明。也就是说,矿工的记账权与矿工提供的用于服务的存储空间是直接挂钩的,是成正比的。

这才是真正的POS(Proof of Service/Storage:服务证明,而不是 Proof of Stake:权益证明)。Proof of Service 和Proof of Stake最大的区别在哪里?前者是劳动和付出证明,而后者是资产证明。也就是说,前者是付出即有所得,而后者是资本家收取利息。两者都能大大降低资源的消耗,对于一个现代文明而言,我们当然希望选择前者。


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这些共识机制,实质都与现实世界的决策机制有着千丝万缕的联系。这些有益的探索,未尝不会影响现实世界中的决策机制进化。

尤其是,当AI变得越来越重要时,机器与机器之间又将如何交流?如何建立信任与共识?

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