扣丁學(xué)堂區(qū)塊鏈培訓(xùn)之共識機(jī)制是什么
2018-04-27 10:19:46
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區(qū)塊鏈要成為一個難以攻破的、公開的、不可篡改數(shù)據(jù)記錄的去中心化誠實可信系統(tǒng)，需要在盡可能短的時間內(nèi)做到分布式數(shù)據(jù)記錄的安全、明確及不可逆，提供一個最堅實且去中心化的系統(tǒng)。在實踐中，該流程分為兩個方面：一是選擇一個獨(dú)特的節(jié)點來產(chǎn)生一個區(qū)塊;二是使分布式數(shù)據(jù)記錄不可逆。實現(xiàn)上述流程的技術(shù)核心就是：共識機(jī)制。共識機(jī)制是區(qū)塊鏈節(jié)點就區(qū)塊信息達(dá)成全網(wǎng)一致共識的機(jī)制，可以保證最新區(qū)塊被準(zhǔn)確添加至區(qū)塊鏈、節(jié)點存儲的區(qū)塊鏈信息一致不分叉甚至可以抵御惡意攻擊。
當(dāng)前比較主流的區(qū)塊鏈技術(shù)之共識機(jī)制包括：
工作量證明(Pow)
權(quán)益證明(Pos)
股份授權(quán)證明(DPos)
工作量證明PoW(ProofofWork)
顧名思義，按工作量分配酬勞。最典型的應(yīng)用就是比特幣。在比特幣世界高算力能讓你贏得記賬權(quán)，從而獲得酬勞，這一行為也叫“挖礦”。
“挖礦”的三個重要功能：
能源源不斷產(chǎn)生新的貨幣。
保證區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全
維護(hù)系統(tǒng)的支付功能
比特幣網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，是離不開“礦工”們的這種計算服務(wù)。
優(yōu)點：
工作量證明機(jī)制可以吸引很多用戶參與其中，而且越是在早期，就越容易獲取更多的回報。比特幣早期的人人都是礦工，就很好的說明了這個問題。而且這樣人人都能參與的開放式機(jī)制，相對比較公平。
缺點：
算力浪費(fèi)。隨著網(wǎng)絡(luò)不斷變大，節(jié)點變多，“礦機(jī)”的性能不斷提升，導(dǎo)致競爭越來越激烈，而伴隨這這些的問題是大量算力僅僅是用來計算哈希，可以稱得上是算力嚴(yán)重浪費(fèi)，消耗資源也變得很多。
算力集中。為了增大算力，用戶也成個人挖礦變成了建立礦池挖礦，算力越來越集中，與最初的去中心化初衷背道而馳，而隨著算力的增大，礦池極有可能發(fā)動51%攻擊，而直接控制區(qū)塊鏈的走向。
股權(quán)證明機(jī)制PoS(ProofofStake)
PoS是指根據(jù)持有的貨幣的量和時間，進(jìn)行利息發(fā)放和區(qū)塊生成的一種機(jī)制。在權(quán)益證明PoS模式下，有一個名詞叫幣天。例如，每個幣每天產(chǎn)生1幣天，有100個幣，總共持有了30天，那么此時幣天就為3000。這個時候，如果發(fā)現(xiàn)了一個新PoS區(qū)塊，幣天就會被清空為0。每被清空365幣天，將會從區(qū)塊中獲得0.05個幣的利息(可理解為年利率5%)。
優(yōu)點
節(jié)能。不用挖礦，不需要大量耗費(fèi)電力和能源。
更去中心化。首先說，去中心化是相對的。相對于比特幣等PoW類型的加密貨幣，PoS機(jī)制的加密貨幣對計算機(jī)硬件基本上沒有過高要求，人人可挖礦(獲得利息)，不用擔(dān)心算力集中導(dǎo)致中心化的出現(xiàn)(單用戶通過購買獲得51%的貨幣量，成本更高)，網(wǎng)絡(luò)更加安全有保障。
避免緊縮。PoW機(jī)制的加密貨幣，因為用戶丟失等各種原因，可能導(dǎo)致通貨緊縮，但是PoS機(jī)制的加密貨幣按一定的年利率新增貨幣，可以有效避免緊縮出現(xiàn)，保持基本穩(wěn)定。比特幣之后，很多新幣采用PoS機(jī)制，很多采用工作量證明機(jī)制的老幣，也紛紛修改協(xié)議，“硬分叉”升級為PoS機(jī)制。
缺點
純PoS機(jī)制的加密貨幣，只能通過IPO的方式發(fā)行，這就導(dǎo)致“少數(shù)人”(通常是開發(fā)者)獲得大量成本極低的加密貨幣，在利益面前，很難保證他們不會大量拋售。
PoS機(jī)制的加密貨幣，信用基礎(chǔ)不夠牢固。為解決這個問題，很多采用PoW+PoS的雙重機(jī)制，通過PoW挖礦發(fā)行加密貨幣，使用PoS維護(hù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。或者采用DPoS機(jī)制，通過社區(qū)選舉的方式，增強(qiáng)信任。
授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制DPoS(DelegatedProofofStake)
PoS機(jī)制使用一個確定性算法以隨機(jī)選擇一個股東來產(chǎn)生下一個區(qū)塊，該算法中，賬戶余額決定了節(jié)點被選中的可能性。然而，該系統(tǒng)并未使區(qū)塊鏈變得越來越安全而不可逆，因為最終區(qū)塊鏈的區(qū)塊產(chǎn)生權(quán)掌握在賬戶余額最多的少數(shù)節(jié)點手中。同時，PoS面臨的挑戰(zhàn)是如何通過及時而高效的方法達(dá)成共識。為達(dá)到這個目標(biāo)，每個持幣節(jié)點可以將其投票權(quán)授予一名代表。獲票數(shù)最多的前
101位代表按既定時間表輪流產(chǎn)生區(qū)塊。而這101個代表彼此的權(quán)利是完全相等的。這就是DPoS的核心思想。那些握著加密貨幣的用戶可以隨時通過投票更換這些代表(礦池)，只要他們提供的算力不穩(wěn)定，計算機(jī)宕機(jī)、或者試圖利用手中的權(quán)力作惡，他們將會立刻被憤怒的選民門踢出整個系統(tǒng)，而后備代表可以隨時頂上去。
現(xiàn)實生活中有更多的類似于DPOS的制度.譬如一些國家的選舉制度，由公民選舉一些人大代表去參加重要會議,這樣會更有效率.也能組織起更多的人.
數(shù)字貨幣中的明星EOS就是用的DPos共識機(jī)制。
優(yōu)點
資源消耗更少。節(jié)點只有由用戶選出來的101個，在保證網(wǎng)絡(luò)安全的前提下，整個網(wǎng)絡(luò)的能耗進(jìn)一步降低，效率也相對變高。
更加去中心化。PoW會導(dǎo)致以算力集中的為中心，PoS會導(dǎo)致以幣多的為中心，而DPoS的節(jié)點都是由用戶選舉的，而且用戶也擁有隨時踢掉節(jié)點的權(quán)利。
更快的確認(rèn)速度。每個塊的時間為10秒，一筆交易(在得到6-10個確認(rèn)后)大概1分鐘，一個完整的101個塊的周期大概僅僅需要16分鐘。而比特幣(PoW機(jī)制)產(chǎn)生一個區(qū)塊需要10分鐘，一筆交易完成(6個區(qū)塊確認(rèn)后)需要1個小時。
缺點
投票的積極性并不高。絕大多數(shù)持股人(90%+)從未參與投票。這是因為投票需要時間、精力以及技能，而這恰恰是大多數(shù)投資者所缺乏的。
對于壞節(jié)點的處理存在諸多困難。社區(qū)選舉不能及時有效的阻止一些破壞節(jié)點的出現(xiàn)，給網(wǎng)絡(luò)造成安全隱患。
POW工作量證明機(jī)制.類似于按勞分配
POS股權(quán)證明機(jī)制.持有股票的人,就有對應(yīng)的權(quán)利,持有的越多,權(quán)利越大.
DPOS授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制.類似于董事會.董事會成員數(shù)量有限,由大家選舉產(chǎn)生.被選中的董事會成員可以行使權(quán)利.
從機(jī)制設(shè)計上來看.POW機(jī)制更加強(qiáng)調(diào)去中心,更加強(qiáng)調(diào)對等。而DPOS則是有一個明顯的中心,通過帶來部分中心,來得到效率的提升。
哪一種機(jī)制更好,沒有絕對的說法，不同的場景或業(yè)務(wù)可能也會衍生出新的共識機(jī)制。
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