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扣丁學(xué)堂區(qū)塊鏈培訓(xùn)中共識機制是什么

2018-05-24 13:12:43 1711瀏覽

在現(xiàn)如今，隨著區(qū)塊鏈技術(shù)飛速的發(fā)展，目前區(qū)塊鏈項目的主要共識機制為由比特幣系統(tǒng)首創(chuàng)的工作量證明機制POW和由點點幣系統(tǒng)首創(chuàng)的權(quán)益證明機制POS以及少部分項目采用修改后的BFT（拜占庭容錯）的共識機制。

一、POW機制

POW的全稱為ProofofWork,翻譯過來即“工作證明”或者“工作量證明”。挖礦獲得多少貨幣獎勵，取決于挖礦貢獻的有效工作，也就是說礦機的性能越好、挖礦的時間越長，所獲得的貨幣獎勵就越多。

BTC就是POW機制下最成功的加密貨幣。POW機制雖然已經(jīng)成功證明了其長期穩(wěn)定和相對公平，但在現(xiàn)有框架下，采用POW的“挖礦”形式，將消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的運算來保證工作量公平，并沒有其他的存在意義。而目前BTC所能達到的交易效率為約5TPS（5筆/秒），以太坊目前受到單區(qū)塊GAS總額的上限，所能達到的交易頻率大約是25TPS，與平均千次每秒、峰值能達到萬次每秒處理效率的VISA和MASTERCARD相差甚遠(yuǎn)。

二、POS機制

POS即權(quán)益證明或者股權(quán)證明，全稱為ProofofStake。權(quán)益證明模式就是根據(jù)所持有貨幣的量和時間，來發(fā)利息的的一個模式。

POS機制下較為成熟的數(shù)字貨幣是Peercoin（點點幣）和NXT（未來幣），相比于POW，POS機制節(jié)省了能源，引入了“幣齡”這個概念來參與隨機運算。POS機制能夠讓更多的持幣人參與到記賬這個工作中去，而不需要額外購買設(shè)備（礦機、顯卡等）。每個單位代幣的運算能力與其持有的時間長成正相關(guān)，即持有人持有的代幣數(shù)量越多、時間越長，其所能簽署、生產(chǎn)下一個區(qū)塊的概率越大。一旦其簽署了下一個區(qū)塊，持幣人持有的“幣齡”即清零，重新進入新的循環(huán)。

在POS機制下，因為區(qū)塊的簽署人由隨機產(chǎn)生，則一些持幣人會長期、大額持有代幣以獲得更大概率地產(chǎn)生區(qū)塊，盡可能多的去清零他的“幣天”。因此整個網(wǎng)絡(luò)中的流通代幣會減少，從而不利于代幣在鏈上的流通，價格也更易受到波動。由于可能會存在少量大戶持有整個網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)代幣的情況，整個網(wǎng)絡(luò)有可能會隨著運行時間的增長而越來越趨向于中心化。相對于PoW而言，PoS機制下作惡的成本很低，因此對于分叉或是雙重支付的攻擊，需要更多的機制來保證共識。穩(wěn)定情況下，每秒大約能產(chǎn)生12筆交易，但因為網(wǎng)絡(luò)延遲及共識問題，需要約60秒才能完整廣播共識區(qū)塊。長期來看，生成區(qū)塊（即清零“幣齡”）的速度遠(yuǎn)低于網(wǎng)絡(luò)傳播和廣播的速度，因此在PoS機制下需要對生成區(qū)塊進行“限速”，來保證主網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

所以，由比特股首創(chuàng)的權(quán)益代表證明機制DPOS（delegatedproofofstake）應(yīng)運而生。

三、DPOS機制

DPOS即授權(quán)股權(quán)證明（delegatedproofofstake）。DPoS機制要求在產(chǎn)生下一個區(qū)塊之前，必須驗證上一個區(qū)塊已經(jīng)被受信任節(jié)點所簽署。相比于PoS的“全民挖礦”，DPoS則是利用類似“代表大會”的制度來直接選取可信任節(jié)點，由這些可信任節(jié)點（即見證人）來代替其他持幣人行使權(quán)力，見證人節(jié)點要求長期在線，從而解決了因為PoS簽署區(qū)塊人不是經(jīng)常在線而可能導(dǎo)致的產(chǎn)塊延誤等一系列問題。DPoS機制通常能達到萬次每秒的交易速度，在網(wǎng)絡(luò)延遲低的情況下可以達到十萬秒級別，非常適合企業(yè)級的應(yīng)用。比如：公信寶數(shù)據(jù)交易所對于數(shù)據(jù)交易頻率要求高，更要求長期穩(wěn)定性，因此DPoS是非常不錯的選擇。

Finchain是一個專注于金融行業(yè)商業(yè)應(yīng)用的公有區(qū)塊鏈，商業(yè)應(yīng)用需要低成本和高效率，而金融行業(yè)在其基礎(chǔ)之上更需要高穩(wěn)定性和安全性。所以，F(xiàn)inchain也采用經(jīng)市場檢驗過的DPOS授權(quán)股權(quán)證明機制。

四、POI機制

POI(ProofofImportance)，即重要性證明。POI算法提供了一種分布更為均勻的挖礦方法。人們既不需要使用更強勁的機器，也不需要持有更多的股份來獲取更多的獎勵。只需要向整個經(jīng)濟體證明自己的重要性來獲取區(qū)塊獎勵。這樣它也無須特殊的挖礦硬件，能運行在一個樹莓派設(shè)備上，因此它省電環(huán)保，有助于解決讓人們頭疼的地球高碳排放帶帶來的溫室變暖問題。很顯然，重要性證明可以解決比特幣生態(tài)中的大量資源浪費和挖礦設(shè)備之間的競爭問題。除此之外，在重要性證明方案下，有錢并不意味著重要，它更看中的是交易量、活躍度，以及和誰做的交易。這些特性可以去除其他所有POS系統(tǒng)都擁有的弊端，即進入讓富者更富這樣的循環(huán)。

重要性證明機制算法最重要的應(yīng)用是新經(jīng)幣NEM。一個NEM用戶的重要性取決于他擁有多少數(shù)量的貨幣和他的錢包交互數(shù)量。相比而言，其他數(shù)字貨幣并沒有考慮一個結(jié)點對網(wǎng)絡(luò)所有的支持作用。一些工作證明機制只需要一個結(jié)點擁有大量的數(shù)字貨幣去形成區(qū)塊，對于NEM而言，貨幣傳輸?shù)臄?shù)量同樣也是對網(wǎng)絡(luò)的一項支持因素，這會鼓勵用戶不僅是持有NEM,而是積極在NEM系統(tǒng)內(nèi)開展交易。因此，在重要性證明幣種中，酬金是以一種精妙且平衡的方式?jīng)Q定并發(fā)送至用戶的。

五、POA機制

POA(ProofofAsset),即資產(chǎn)證明。Digix通過它的資產(chǎn)證明(POA)協(xié)議為實體資產(chǎn)代幣化和文檔化提供了使用實例。這是筆者在后面推薦DGX代幣的最重要的原因它誕生于一個非常有意義的創(chuàng)新項目里。Digix資產(chǎn)證明(POA)認(rèn)證過程在以太坊上記錄和提供一項資產(chǎn)的審計跟蹤，用以創(chuàng)建POA資產(chǎn)卡。這些資產(chǎn)卡通過來自監(jiān)管鏈參與者(即黃金供應(yīng)商、托管商和審計商)的連續(xù)數(shù)宇簽名獲得認(rèn)證，數(shù)字簽名進一步通過被提供和上傳到IPFS(星際文件系統(tǒng)所永久保存起來的購買和存儲收據(jù)證明所確認(rèn)。

六、POB機制

POB(ProofofBurn),即燒毀證明。創(chuàng)建新區(qū)塊的人必須為創(chuàng)建新的貨幣支付費用。這些費用將按照預(yù)先規(guī)定的比例或者算法轉(zhuǎn)換為新的貨幣。合約幣XCP)就是通過燒毀比特幣而產(chǎn)生。

數(shù)字貨幣算法還有購買證明(Proof-of-Purchase)、時間證明(Proof-of-time）、身份證明(Proof-of-identity)和混合證明(CombiningProofs)等。

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