当你开始涉猎区块链或加密货币时,似乎经常会遇到 PoW、PoS 等烧脑名词。PoW、PoS、DPoS,用一句话概括,就是区块链的三种主流共识机制。 “共识机制”一词通常通俗地用于指代“股权证明”、“工作证明”或“权威证明”协议。然而,这些只是防止女巫攻击的共识机制的组成部分,共识机制是思想、协议和激励的完整堆栈,使一组分布式节点能够就区块链的状态达成一致。共识机制是区块链节点(运行区块链并保存所有交易记录的计算机)如何可靠地达成此协议的标准化方式,取代了很多人工验证者和审计,加密货币、区块链和分布式账本受益匪浅。共识机制是区块链系统中用于实现关于账本状态的分布式协议的程序,是一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法,是区块链技术应用的核心,一般是在有很多进程和用户的网络中实现的。 关键要点 · 共识机制是用于在分散的计算机网络中达成协议、信任和安全的任何方法。 · 在区块链和加密货币的背景下,工作量证明 (PoW) 和权益证明 (PoS) 是两种最普遍的共识机制。 · 共识机制通过加密和使用自动组验证在保护信息方面发挥着重要作用。 共识机制的重要性 加密世界中共识机制的目标是防止不良行为者故意作弊,典型的作弊例子就是“双花”——假设Anthony,这个场景中的坏人,试图通过向Bethany转移10个代币然后尝试将完全相同的10个代币转移给Chris来作弊。最大的挑战在于确保每个人都能始终了解并同意谁拥有哪些代币,通过该协议或共识,Chris已经知道Anthony不再拥有他打算发送的代币。 共识机制通过使提出新的经过验证的交易块变得昂贵且困难来解决双重支出问题,从而阻止不良行为者尝试。同时,这些机制会激励“好”节点提出他们真正相信会被接受的区块,以获得有价值的奖励。 共识机制的发展历史 当计算机和网络在1980年代和90年代开始流行时,创建了共享数据库,以便多个用户可以访问他们存储的信息。大多数都有一个中央数据库,用户可以从不同的站点访问权限。这种设置演变成集中式网络,管理员授予用户权限并维护数据的完整性。 这些共享数据库被称为分布式分帐,因为它们记录信息并联网供不同位置的许多用户访问。需要解决的最重要的问题之一是防止数据篡改和未经授权的访问,无论是否是恶意的。需要一种自动化分布式数据库管理的方法来确保数据不被更改。 这种需求导致了分布式自治共识的产生,其中网络上的程序使用加密技术就数据库的状态达成一致。协议旨在通过使用加密算法来创建一长串字母数字数字(称为散列)来达成,然后由网络上运行的程序进行验证。只有当输入到哈希算法的信息发生变化时,哈希才会发生变化,因此程序被设计为比较哈希以确保它们匹配。 当网络上运行的每个程序都创建了一个匹配的字母数字字符串时,就可以说该数据已通过网络达成共识。因此,建立了共识机制,通常将信用归功于匿名比特币创建者中本聪。然而,在中本聪发布让比特币出名的白皮书之前,许多人在共识机制上工作了多年。 比较流行的共识机制类型以及工作方式 1. 工作量证明(Proof of Work——POW) 工作量证明,简单来说 ,就是一份用来确认你做过一定量工作的证明。它就像你的大学毕业证,证明了你确实有四年大学的学习经历。工作量证明机制,就是用工作量结果来证明贡献大小,再根据贡献大小确定记账权和奖励。 这个证明过程,是依赖计算机进行数学运算进行的。可以理解为:大家都去解答同一个题目,谁先算出来,谁就负责记账,并得到相应报酬,这个报酬就是网络产生的数字货币。 优点:(1)安全级别高;(2)提供一种去中心化验证交易的方法;(3)允许矿工获得挖矿奖励。 缺点:(1)交易速度慢且价格昂贵,效率低下;(2)高耗能;(3)采矿通常需要昂贵的设备。 应用实例:BTC、DOGE、LTC等加密货币。 工作量证明 (POW) 过程也称为挖矿,矿工称为节点,矿工解决需要大量计算能力的复杂数学难题。为此,矿工使用多种挖矿方法,如CPU挖矿、GPU挖矿、FPGA挖矿、矿池、ASIC挖矿等等。解决数学难题后,如果矿工是第一个找到解决方案的矿工,他们将获得一个区块作为奖励。此外,谜题只能通过反复试验来解决。因此,矿工需要越来越多的计算能力才能快速找到解决方案。 谜题的难度级别根据块的开采速度而变化,如果快速创建块,则拼图会变得更加困难,反之亦然。因此,必须在特定时间范围内创建新块,以仔细调整拼图的难度级别。比特币等几种流行的加密货币使用工作量证明流程。然而,工作量证明共识机制以惊人的速度消耗资源。据消息人士透露,比特币目前预估的年耗电量为51.13TWh,因此,这种方法可能很昂贵。 2.权益证明(Proof of Stake——POS) 权益证明机制,即拥有越多股权,就可以获得更多奖励。这里的股权是指你持有的数字货币的数量和时间,根据它来分配权益,类似股票的分红制度。 你持有的币越多,持有的时间越长,即币龄(币龄 = 持币数 * 持币时间)越大,就能拿到越多的分红,也就有更大的记账权利。 优点:(1)尽管资源和能源消耗成本较高,但权益证明共识具有很高的能源效率;(2)缩短了各个节点之间达成共识的时间。 缺点:(1)仍需要挖矿,资源和能源消耗成本较高;(2)基于哈希运算竞争获取记账权的方式,可监管性弱。 应用实例:ETH、ADA、ONT、ATOM等加密货币。 权益证明使用随机过程来确定谁有机会生产下一个区块。区块链用户可以将他们的代币锁定一段时间以成为验证者。成为验证者后,用户可以生产区块,也可以根据区块链的设计来选择验证器。通常,拥有最大股份或拥有硬币时间最长的用户更有可能创建新区块。 验证者通常会因为他们的工作而获得奖励,奖励是在他们创建的区块中执行的所有交易的全部或部分交易费用。或者,由于通货膨胀,验证者可能会收到特定数量的代币。通过这种方法,股权证明方法为验证者提供了维护区块链网络的激励。与工作量证明等其他区块链共识机制相比,权益证明更节能。 3.委托权益证明(Delegated Proof of Stake——DPOS) DPoS 委托权益证明机制,是在 PoS […]
