共识机制(未完)

背景

加密货币都是去中心化的,去中心化的基础就是P2P节点众多。如何吸引用户成为节点?通过激励机制。但是,去中心化也需要有一个成为分布式账本的东西存在,简单地说,也是数据库,那

  • 何时对这个数据库进行写,
  • 哪个节点可以写,
  • 如何保证一旦写入,不被其他节点修改

回答这个问题的答案就是,共识机制。

再度解剖拜占庭

比特币的共识解决方案——POW

比特币使用的共识机制是POW。

POW:proof of work,也就是工作量证明机制,可以理解为按劳分配,其实际上是第一代共识机制。

基本原理

pow也就是按劳分配,付出的越多,就可以得到越多报酬。在网络中,

  • 付出的劳动的计算方式是节点为网络提供的计算服务(算力*时长),也就是常说的“挖矿”。
  • 获得的报酬形式是比特币

优点

  1. 机制本身的很多细节基于经济学原理:挖矿难度自动调整、区块奖励逐步减半
  2. 理想状态,这种机制,可以吸引很多用户参与其中,特别是越先参与的获得越多,会促使加密货币的初始阶段发展迅速,节点网络迅速扩大。在Cpu挖矿的时代,比特币吸引了很多人参与“挖矿”,就是很好的证明。
  3. 通过“挖矿”的方式发行新币,把比特币分散给个人,实现了相对公平.

缺点

  1. 算力是计算机硬件(Cpu、Gpu等)提供的,耗费电力
  2. 这种机制发展到今天,算力的提供已经不再是单纯的CPU了,而是逐步发展到GPU、FPGA,乃至ASIC矿机。用户也从个人挖矿发展到大的矿池、矿场,算力集中越来越明显。这与去中心化的方向背道而驰,渐行渐远,网络的安全逐渐受到威胁。
  3. 比特币区块奖励每4年将减半,当挖矿的成本高于挖矿收益时,人们挖矿的积极性降低,会有大量算力减少,比特币网络的安全性进一步堪忧。

POS共识机制

(Proof of Stake):股权证明机制,点点币(PPC)的创新。

基本原理

没有挖矿过程,在创世区块内写明了股权分配比例,之后通过转让、交易的方式(通常就是IPO),逐渐分散到用户手里,并通过“利息”的方式新增货币,实现对节点的奖励

其实就是一个根据用户持有货币的多少和时间(币龄),发放利息的一个制度。现实中最典型的例子就是股票,或者是银行存款。如果用户想获得更多的货币,那么就打开客户端,让它保持在线,就能通过获得“利息”获益,同时保证网络的安全。

优点

  1. 节能,不用挖矿
  2. 更去中心化,PoS机制的加密货币对计算机硬件基本上没有过高要求,人人可挖矿(获得利息),不用担心算力集中导致中心化的出现
  3. 避免紧缩。PoW机制的加密货币,因为用户丢失等各种原因,可能导致通货紧缩,但是PoS机制的加密货币按一定的年利率新增货币,可以有效避免紧缩出现,保持基本稳定

缺点

  1. 纯PoS机制的加密货币,只能通过IPO的方式发行,这就导致“少数人”(通常是开发者)获得大量成本极低的加密货币,==在利益面前,很难保证他们不会大量抛售==。
  2. PoS机制的加密货币,信用基础不够牢固。
  3. 为解决这个问题,很多采用PoW+PoS的双重机制,通过PoW挖矿发行加密货币,使用PoS维护网络稳定。或者采用DPoS机制,通过社区选举的方式,增强信任。

DPOS共识机制

(Delegated Proof of Stake):授权股权证明机制,比特股(BTS)最先引入

基本原理

对于PoS机制的加密货币,每个节点都可以创建区块,并按照个人的持股比例获得“利息”DPoS是由被社区选举的可信帐户(受托人,得票数排行前101位)来创建区块。为了成为正式受托人,用户要去社区拉票,获得足够多用户的信任。用户根据自己持有的加密货币数量占总量的百分比来投票。DPoS机制类似于股份制公司,普通股民进不了董事会,要投票选举代表(受托人)代他们做决策。

这101个受托人可以理解为101个矿池,而这101个矿池彼此的权利是完全相等的。那些握着加密货币的用户可以随时通过投票更换这些代表(矿池),只要他们提供的算力不稳定,计算机宕机、或者试图利用手中的权力作恶,他们将会立刻被愤怒的选民门踢出整个系统,而后备代表可以随时顶上去。

这里涉及到DPOS

优点

  1. 能耗更低。DPoS机制将节点数量进一步减少到101个,在保证网络安全的前提下,整个网络的能耗进一步降低,网络运行成本最低。
  2. 更加去中心化。目前,对于比特币而言,个人挖矿是不现实的,比特币的算力都集中在几个大的矿池手里,每个矿池都是中心化的,就像DPoS的一个受托人,因此DPoS机制的加密货币更加去中心化。PoS机制的加密货币(比如未来币),要求用户开着客户端,事实上用户并不会天天开着电脑,因此真正的网络节点是由几个股东保持的,去中心化程度也不能与DPoS机制的加密货币相比。
  3. 更快的确认速度。每个块的时间为10秒,一笔交易(在得到6-10个确认后)大概1分钟,一个完整的101个块的周期大概仅仅需要16分钟。而比特币(PoW机制)产生一个区块需要10分钟,一笔交易完成(6个区块确认后)需要1个小时。点点币(PoS机制)确认一笔交易大概也需要1小时。

缺点

  1. 投票的积极性并不高。绝大多数持股人(90%+)从未参与投票。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。
  2. 对于坏节点的处理存在诸多困难。社区选举不能及时有效的阻止一些破坏节点的出现,给网络造成安全隐患。

注:区块链学习新人,若有不正确的地方,望指出

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