区块链的共识机制

前几周我们详细介绍了区块链技术目前所运用到的主流的四种共识机制算法。所谓共识机制,就是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认;对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲,如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识,但他们都一致认为你是个好人,那么基本上就可以断定你这人还不坏。

本周我们就复盘一下之前讲到的四种共识机制,先从下面的图表中直观的比较下四种共识机制的优缺点:

 

区块链的共识机制_第1张图片

代表性共识算法

POW

POW的全称为Proof of Work,翻译过来就是“工作证明”或者“工作量证明”。

比特币、以太坊,狗狗币和莱特币等都是基于POW模式的数字货币。就是说挖矿获得多少货币奖励,取决于挖矿贡献的有效工作,也就是说,矿机的性能越好、挖矿时间越长,所获得的货币奖励就越多。

工作量证明的重要意义在于:它迫使货币的产生,需要付出一定的工作量和成本,这就赋予了货币一定的商品属性,使得自由市场这只无形的手能够通过“价格机制”自发地调节货币供应,保证了货币具有稳定的价值,从而使得货币能够获得人们的信任。

POW拥有一个很好的特性:可脱离政治。从共识层面讲,它的数学算法简单透明,并且完全去中心化;从理论上讲,只要你有一台计算机,每个人都可以挖矿并产生区块。

但实际上POW也有很大的缺陷,譬如对于比特币而言,POW已经成了一个掏钱才能玩(pay-to-play)的模式,是一个只有能花费大量成本的人才会加入的盈利模式,比如现在的矿场模式。

事实上挖矿的人具有长期的资本支出,以此来实现自己利益的最大化。另外,POW非常不环保,矿机的运转不仅产生很大的噪音,同时也需要消耗大量的电力。

POW的收益取决于所拥有的算力(或者说矿机的先进程度等)。算力越高,分给用户的记账机会就越多,因此,算力越高挖矿时间越长,所获得的比特币就越多。这毫无疑问,会带来长期的、激烈的设备竞争。

比特币矿机最贵的时候十几万元一台,比特币挖矿消耗的电力及其增速也非常惊人。

截至2017年底,2017年全球比特币矿机耗电量为48.5TW/h,也就是485亿度,这个数字有多惊人,举个对比的例子你就明白了:新加坡2017年全国的耗电量是495度

POS

POS即权益证明或股权证明,全称为Proof of Stake,2012年8月点点币(PPCoin)的创世,首次实现了POS。

权益证明模式就是一个根据所持有货币的量和时间,来发利息的一个模式,也就是说他不用像POW一样需要消耗大量的能量去挖矿,很好的解决了耗能的问题;在POS模式下有一个核心名词——币龄:每个币每天产生1币龄。比如你持有100个币,总共持有了30天(一个月),那么,此时你的币龄就为3000。这个时候,如果你发现了一个POS区块,你的币龄就会被清空为0。

你每被清空某个固定的币龄,就会从区块中获得一定的奖励(利息)—持币有利息。比如,首创POS模式的点点币就是1%年利率,而且这样的模式使得点点币有一个与比特币完全不同的特点:比特币2100万的总量是固定的,但点点币没有固定的总量,它会保持每年1%的通胀。 当然,并不是说POW模式的币就没有通胀。比如,狗狗币采用的是每年固定的通胀值(通胀百分比逐年递减)的机制。

在POS共识算法中最大的问题是“富者更富”,在POS体系下,新进入人员获得POS的能力受已持有POS的人员绝对限制。人们普遍认为它是一种不公平的模式。

POS币体系中必须先持有POS币才能获得利息,导致后来者主要依赖于向上家买币,结果就形成金字塔结构。

如纯POS共识算法的未来币(NXT),因为原始股权结构是写入ICO(首次代币发行,全程:Initial Coin Offering,类似于股市的IPO,发行自己的原始股)的,而且第一次公开发行没有增发公众股,而是全部存量发行,理论上讲原始股东如果联合起来控制价格是很容易的。

事实也是如此:其原始股东只有20多个,市场机制没有均衡,卖单价格取决于大股东,后进入市场的小散只能看这些原始股东的脸色才能买到币。

DPOS

DPOS的英文全称为:Delegated  Proof Of Stake,委托权益证明。对于刚刚进入区块链世界或者对之前讲到的共识算法概念没有过多了解的朋友可能会感到比较抽象,下面举一个例子大家会更好理解一些。

我们都知道,美国共有50个洲,实行联邦制的政治制度。每个洲的公民通过选举产生该洲的代表,也就是所谓的议员,然后这50个议员组成美国国会,国会的主要作用就是讨论国家的立法权、行政监督权、条约及官员任命的审批权(参议院),宪法修改权,对总统、副总统的复选权等等大小事务。

DPOS的运行机制也是同样的道理。就拿最具代表性的EOS项目来说,它就是采用了DPOS共识算法的代表性项目。每个持有EOS代币的人都有投票权,大家通过投票选举出21个代表(也就是所谓的超级节点),然后这21个代表共同维护EOS主链的运行,维护,相关制度的修改和建立等等。下面谈一下DPOS这种共识算法的优缺点:

优点:

我们都知道,节点的数量越少,产生共识的速度越快,就相当于10个人进行选举相对于1000个人选举肯定要快得多,所以DPOS机制可以提供更快的确认速度。确认速度快,最直观的感受是,转账的到账速度会快很多。就拿BTC,ETH和EOS做一个对比,目前BTC全网有9618个全节点,ETH全网有16926个全节点(2018年6月28日的数据),EOS有21个超级节点,如果甲向乙分别转账1个BTC,1个ETH,1个EOS,目前大概的到账时间分别为:1个小时,5分钟,10秒之内。

除了确认速度快之外,DPOS和POS一样,更加的环保,也就是所谓的能耗低,同时网络运行成本也会更低 。

另外刚刚提到的DPOS类似于人民代表大会制度。如果代表不能履行他们的职责,会被除名,网络会选出新的超级节点来取代他们 ,这样也保证了整个网络的更加公平和民主。

缺点:

万事万物都不是完美的,DPOS也存在自己的局限性:

首先持币者的投票的积极性并不高:因为绝大多数持币人从未参与过投票。这是因为投票需要时间、精力以及技能,而这恰恰是大多数投资者所缺乏的。就如同目前的EOS主网上线以来,已经接近20天的时间,目前的投票率还不足25%。

垄断性高:对于PoW共识算法下几乎没有门槛,任何人只要有一台计算机都可以投入算力,通过竞争获得区块奖励。而DPOS延续了PoS的弊端,只有持币者才可以获得区块链奖励,其实这就带来了一种制度性门槛,最终导致DPOS币的流动性减少,也会造成穷者越穷,富者越富的局面。

安全漏洞相对比较多:由于共识算法的复杂程度比较高,导致产生漏洞的可能性就会大大增加。这就类似于POW共识算法由100行代码组成,而DPOS由1000行代码组成,代码越多,相对来说安全性也会打折扣。

POI

POI的英文全称为:Proof Of Importance,顾名思义就是重要性证明。在之前的文章中我们提到了POW这种共识算法的出发点是谁拥有的算力越多,谁的矿机(也可以称之为计

前几周我们详细介绍了区块链技术目前所运用到的主流的四种共识机制算法。所谓共识机制,就是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认;对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲,如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识,但他们都一致认为你是个好人,那么基本上就可以断定你这人还不坏。

本周我们就复盘一下之前讲到的四种共识机制,先从下面的图表中直观的比较下四种共识机制的优缺点:

 

区块链的共识机制_第2张图片

代表性共识算法

POW

POW的全称为Proof of Work,翻译过来就是“工作证明”或者“工作量证明”。

比特币、以太坊,狗狗币和莱特币等都是基于POW模式的数字货币。就是说挖矿获得多少货币奖励,取决于挖矿贡献的有效工作,也就是说,矿机的性能越好、挖矿时间越长,所获得的货币奖励就越多。

工作量证明的重要意义在于:它迫使货币的产生,需要付出一定的工作量和成本,这就赋予了货币一定的商品属性,使得自由市场这只无形的手能够通过“价格机制”自发地调节货币供应,保证了货币具有稳定的价值,从而使得货币能够获得人们的信任。

POW拥有一个很好的特性:可脱离政治。从共识层面讲,它的数学算法简单透明,并且完全去中心化;从理论上讲,只要你有一台计算机,每个人都可以挖矿并产生区块。

但实际上POW也有很大的缺陷,譬如对于比特币而言,POW已经成了一个掏钱才能玩(pay-to-play)的模式,是一个只有能花费大量成本的人才会加入的盈利模式,比如现在的矿场模式。

事实上挖矿的人具有长期的资本支出,以此来实现自己利益的最大化。另外,POW非常不环保,矿机的运转不仅产生很大的噪音,同时也需要消耗大量的电力。

POW的收益取决于所拥有的算力(或者说矿机的先进程度等)。算力越高,分给用户的记账机会就越多,因此,算力越高挖矿时间越长,所获得的比特币就越多。这毫无疑问,会带来长期的、激烈的设备竞争。

比特币矿机最贵的时候十几万元一台,比特币挖矿消耗的电力及其增速也非常惊人。

截至2017年底,2017年全球比特币矿机耗电量为48.5TW/h,也就是485亿度,这个数字有多惊人,举个对比的例子你就明白了:新加坡2017年全国的耗电量是495度

POS

POS即权益证明或股权证明,全称为Proof of Stake,2012年8月点点币(PPCoin)的创世,首次实现了POS。

权益证明模式就是一个根据所持有货币的量和时间,来发利息的一个模式,也就是说他不用像POW一样需要消耗大量的能量去挖矿,很好的解决了耗能的问题;在POS模式下有一个核心名词——币龄:每个币每天产生1币龄。比如你持有100个币,总共持有了30天(一个月),那么,此时你的币龄就为3000。这个时候,如果你发现了一个POS区块,你的币龄就会被清空为0。

你每被清空某个固定的币龄,就会从区块中获得一定的奖励(利息)—持币有利息。比如,首创POS模式的点点币就是1%年利率,而且这样的模式使得点点币有一个与比特币完全不同的特点:比特币2100万的总量是固定的,但点点币没有固定的总量,它会保持每年1%的通胀。 当然,并不是说POW模式的币就没有通胀。比如,狗狗币采用的是每年固定的通胀值(通胀百分比逐年递减)的机制。

在POS共识算法中最大的问题是“富者更富”,在POS体系下,新进入人员获得POS的能力受已持有POS的人员绝对限制。人们普遍认为它是一种不公平的模式。

POS币体系中必须先持有POS币才能获得利息,导致后来者主要依赖于向上家买币,结果就形成金字塔结构。

如纯POS共识算法的未来币(NXT),因为原始股权结构是写入ICO(首次代币发行,全程:Initial Coin Offering,类似于股市的IPO,发行自己的原始股)的,而且第一次公开发行没有增发公众股,而是全部存量发行,理论上讲原始股东如果联合起来控制价格是很容易的。

事实也是如此:其原始股东只有20多个,市场机制没有均衡,卖单价格取决于大股东,后进入市场的小散只能看这些原始股东的脸色才能买到币。

DPOS

DPOS的英文全称为:Delegated  Proof Of Stake,委托权益证明。对于刚刚进入区块链世界或者对之前讲到的共识算法概念没有过多了解的朋友可能会感到比较抽象,下面举一个例子大家会更好理解一些。

我们都知道,美国共有50个洲,实行联邦制的政治制度。每个洲的公民通过选举产生该洲的代表,也就是所谓的议员,然后这50个议员组成美国国会,国会的主要作用就是讨论国家的立法权、行政监督权、条约及官员任命的审批权(参议院),宪法修改权,对总统、副总统的复选权等等大小事务。

DPOS的运行机制也是同样的道理。就拿最具代表性的EOS项目来说,它就是采用了DPOS共识算法的代表性项目。每个持有EOS代币的人都有投票权,大家通过投票选举出21个代表(也就是所谓的超级节点),然后这21个代表共同维护EOS主链的运行,维护,相关制度的修改和建立等等。下面谈一下DPOS这种共识算法的优缺点:

优点:

我们都知道,节点的数量越少,产生共识的速度越快,就相当于10个人进行选举相对于1000个人选举肯定要快得多,所以DPOS机制可以提供更快的确认速度。确认速度快,最直观的感受是,转账的到账速度会快很多。就拿BTC,ETH和EOS做一个对比,目前BTC全网有9618个全节点,ETH全网有16926个全节点(2018年6月28日的数据),EOS有21个超级节点,如果甲向乙分别转账1个BTC,1个ETH,1个EOS,目前大概的到账时间分别为:1个小时,5分钟,10秒之内。

除了确认速度快之外,DPOS和POS一样,更加的环保,也就是所谓的能耗低,同时网络运行成本也会更低 。

另外刚刚提到的DPOS类似于人民代表大会制度。如果代表不能履行他们的职责,会被除名,网络会选出新的超级节点来取代他们 ,这样也保证了整个网络的更加公平和民主。

缺点:

啥的份上 首先持币者的投票的积极性并不高:因为绝大多数持币人从未参与过投票。这是因为投票需要时间、精力以及技能,而这恰恰是大多数投资者所缺乏的。就如同目前的EOS主网上线以来,已经接近20天的时间,目前的投票率还不足25%。

垄断性高:对于PoW共识算法下几乎没有门槛,任何人只要有一台计算机都可以投入算力,通过竞争获得区块奖励。而DPOS延续了PoS的弊端,只有持币者才可以获得区块链奖励,其实这就带来了一种制度性门槛,最终导致DPOS币的流动性减少,也会造成穷者越穷,富者越富的局面。

安全漏洞相对比较多:由于共识算法的复杂程度比较高,导致产生漏洞的可能性就会大大增加。这就类似于POW共识算法由100行代码组成,而DPOS由1000行代码组成,代码越多,相对来说安全性也会打折扣。

POI

POI的英文全称为:Proof Of Importance,顾名思义就是重要性证明。在之前的文章中我们提到了POW这种共识算法的出发点是谁拥有的算力越多,谁的矿机(也可以称之为计算机)运算能力越快,谁就在这个系统中获得的奖励越多,这个算法的弊端是能源消耗量太大;而POS和DPOS解决了能源消耗这个问题,共识机制的出发点改为了谁拥有的币越多,谁就拥有了更多的发言权,获得更多的资源,这两个算法的弊端都是会造成富者越富,穷者越穷的局面。而POI是想要人人都拥有更加平等权利的共识算法,简单来说就是在这个系统中,获得奖励的参考点是两个:第一,拥有多少的币(这个跟POS,DPOS类似);第二,还要参考你在这个系统中的活跃程度,比如,你发送过多少信息,转过多少次帐,和多少人建立了来往,投了多少次票等等。

所以从这一点来开,就大大降低了富者越富的局面,同时让更多的人参与到系统的建设中来。即使你拥有的币不多(是一个穷人),但是只要你积极参与系统的建设,和更多的人互动往来,就能够持续不断的获得额外的奖励。

所以,用更专业的区块链属于来解释就是:POI算法提供了一种分布更为均匀的挖矿方法。人们既不需要使用更强劲的机器,也不需要持有更多的股份来获取更多的奖励。只需要向整个经济体证明自己的重要性来获取区块奖励。这样它也无须特殊的挖矿硬件,能运行在一个树莓派设备上,因此它省电环保,有助接下来的几个月,我将会系统的为大家介绍下区块链的历史,比特币的历史,以及区块链中涉及的相关知识点√ç于解决让人们头疼的地球高碳排放带来的温室变暖问题。另外,重要性证明还解决了比特币生态中的大量资源浪费和挖矿设备之间的竞争问题。除此之外,在重要性证明方案下,有钱并不意味着重要,它更看中的是交易量、活跃度,以及和谁做的交易。这些特性可以去除其他所有POS和DPOS系统都拥有的弊端,即进入让富者更富这样的循环。

重要性证明机制算法最重要的区块链项目应用是:新经币NEM。一个NEM用户的重要性取决于他拥有多少数量的货币和他的钱包交互数量(和多少人建立了联系往来),以及在系统中投票的次数。相比而言,其他数字货币并没有考虑一个结点对网络所有的支持作用。一些工作证明机制只需要一个结点拥有大量的数字货币去形成区块,对于NEM而言,货币传输的数量同样也是对网络的一项支持因素,这会鼓励用户不仅是持有NEM,而是积极在NEM系统内开展交易。因此,在重要性证明币种中,酬金是以一种精妙且平衡的方式决定并发送至用户的。

接下来的几个月,我将会系统的为大家介绍下区块链的历史,比特币的历史,以及区块链中涉及的相关知识点。

 



作者:考拉的财富之路
链接:https://www.jianshu.com/p/f640b34ef83d
来源:简书
简书著作权归作者所有,任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。

算机)运算能力越快,谁就在这个系统中获得的奖励越多,这个算法的弊端是能源消耗量太大;而POS和DPOS解决了能源消耗这个问题,共识机制的出发点改为了谁拥有的币越多,谁就拥有了更多的发言权,获得更多的资源,这两个算法的弊端都是会造成富者越富,穷者越穷的局面。而POI是想要人人都拥有更加平等权利的共识算法,简单来说就是在这个系统中,获得奖励的参考点是两个:第一,拥有多少的币(这个跟POS,DPOS类似);第二,还要参考你在这个系统中的活跃程度,比如,你发送过多少信息,转过多少次帐,和多少人建立了来往,投了多少次票等等。

所以从这一点来开,就大大降低了富者越富的局面,同时让更多的人参与到系统的建设中来。即使你拥有的币不多(是一个穷人),但是只要你积极参与系统的建设,和更多的人互动往来,就能够持续不断的获得额外的奖励。

所以,用更专业的区块链属于来解释就是:POI算法提供了一种分布更为均匀的挖矿方法。人们既不需要使用更强劲的机器,也不需要持有更多的股份来获取更多的奖励。只需要向整个经济体证明自己的重要性来获取区块奖励。这样它也无须特殊的挖矿硬件,能运行在一个树莓派设备上,因此它省电环保,有助于解决让人们头疼的地球高碳排放带来的温室变暖问题。另外,重要性证明还解决了比特币生态中的大量资源浪费和挖矿设备之间的竞争问题。除此之外,在重要性证明方案下,有钱并不意味着重要,它更看中的是交易量、活跃度,以及和谁做的交易。这些特性可以去除其他所有POS和DPOS系统都拥有的弊端,即进入让富者更富这样的循环。

重要性证明机制算法最重要的区块链项目应用是:新经币NEM。一个NEM用户的重要性取决于他拥有多少数量的货币和他的钱包交互数量(和多少人建立了联系往来),以及在系统中投票的次数。相比而言,其他数字货币并没有考虑一个结点对网络所有的支持作用。一些工作证明机制只需要一个结点拥有大量的数字货币去形成区块,对于NEM而言,货币传输的数量同样也是对网络的一项支持因素,这会鼓励用户不仅是持有NEM,而是积极在NEM系统内开展交易。因此,在重要性证明币种中,酬金是以一种精妙且平衡的方式决定并发送至用户的。

接下来的几个月,我将会系统的为大家介绍下区块链的历史,比特币的历史,以及区块链中涉及的相关知识点。

 

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