(早期习作系列2)区块链的共识机制

区块链既可以实现互联网时代信息传输又可以进行价值信息的传输。可是我们知道,互联网信息难辨真伪,区块链所传输的信息,尤其是价值信息,如果和互联网信息一样,可以根据特定人群、特定目的而随意篡改,这项技术就没有存在的意义了。互联网所传达的信息,有些像人与人之间口头传话,可能最初的话是,“这个蜘蛛缺了一条腿”,传到三四个人后可能就变成了“这只猪学了外国语”。如此以讹传讹,最后的结果真的是让人觉得啼笑皆非。再比如,如果出现在战场,如关于区块链有名的拜占庭将军问题,10个人去传递指令,如果传给a是罢战。传给b,他认为战争应该继续下去,而且有可胜的把握。有私心的总是有的,那么传来传去,最终的消息已经面目皆非。这个指令就是无效指令了。问题的根源在于,大家并没有聚集在一起,这种分布式的场景下,怎样能够保证信息的可信?同样,在区块链的世界里,各个节点之间如何解决彼此之间的信任问题?


换句话说,在区块链的世界里,如果没有共识,这项技术就只是互联网技术的简单升级,大家也会把它当狗仔队一样看待,根本不具备竞争实力。下面介绍几种比较有特点的且被普遍认可的共识机制。


1.工作量证明(Proof of Work)


工作量证明机制,简称PoW,依赖机器进行数学运算来获取记账权,资源消耗大、共识机制高、可监管性若。同时每次达成共识需要全网共同参与运算,性能效率比较低,容错性方面允许全网50%节点出错。


PoW优点:完全去中心化,节点自由出入。


PoW缺点:比特币作为吸血币王已经吸引了全球大部分算力,其他使用这种共识机制的区块链应用已经很难获得优势算力来保证自身安全;挖矿造成大量的电力耗费;共识达成的周期长。


2.权益证明(Proof of Stake)


权益证明,简称PoS,是由Quantum Mechanic首先提出,后经Peercoin(点点币)和NXT(未来币)以不同思路实现。


PoS的主要理念是节点记账权的获得难度与节点持有的权益成反比。它在一定程度上减少了数学运算带来的资源消耗,性能也得到了相应的提升,但是依然是基于哈希运算,竞争获取记账权的方式,可监管性弱。


PoS优点:是PoW共识机制的比较有效的补充;在一定程度上缩短了共识达成时间;挖矿时电力耗费少。


PoS缺点:所有的确认都只是一个概率上的表达,确认不够精确,理论上有受攻击的可能。例如以太坊的硬分叉事件,而ETC

谈到区块链的共识机制,每个人都有自己的看法,但是围绕的核心就是“价值”二字。价值,在每个人心目中有不同的含义。而区块链所涉及的价值,是以加密且数字化的形式提现出来的。区块链的共识机制除了PoW、PoS,还有其他形式。

3.股份授权证明

股份授权证明DPoS。由节点选举出若干代理人,由代理人验证和记账,但其合规监管、性能、资源消耗和容错性和PoS相似。51%股东投票的结果将是不可逆且具有约束力的。获票数最多的前100位代表按既定时间表轮流产生区块,每位代表分配到一个时间段来生产区块。每位代表也获得相应的股份作为报酬。而且因网络延迟而导致某些代表未能及时广播他们的区块从而导致区块链分叉的问题少之又少。

执行该模式的基本步骤如下:

(1)成为代表。在网络上注册自己的公钥,并获得32位特有标识符。

(2)授权股票。

(3)保持代表诚实。如果代表错过了太多的区块或被发现签发了一个无效区块,该代表将被剔除,新的代表即将取而代之。

(4)抵抗攻击。

DPoS优点:大幅度缩小参与验证和记账节点的数量,可以达到秒级的共识验证。

DPoS缺点:整个共识机制还是依赖于代币。

个人认为,仅有的100位代表很容易受到各种攻击,然而代表的标识是其公钥而非机构的ip地址。代表之间的相互牵连又使得阻碍新的区块产生的过程变得可能性很小。简单的说,就是拿区块链的精髓来管理股东。这确实增加了抵抗攻击的能力。感觉目前很多的内容挖矿平台社区在自身人员管理上也在逐渐走上去中心化的管理模式。但是,本人对于这种管理方式持有保留意见。技术就是技术。如果用技术来管理数据和用数据体现的价值,本身就存在共识。用区块链的技术管理人,请问共识是什么?价值毕竟不是单方面的,运营团队如果只强调用户的价值体现而忽略了管理层的价值体现,对于团队的长久发展是不利的。目前市场上即将公测的抖戏,还未面世就进行了私募,共识很明确,但是也并不是纯粹的区块链视频平台,而是融合了区块链因素的抖音。抖戏对自己的定位是YY+抖音+网易星球,而它的运作和利益的产出则基于区块链。

4.投注共识

Casper是鬼马小精灵引入的一个属于PoS的共识。区别呢?它是按区块达成的,PoS是按链达成的。

Casper的投注机制不同于PoS之处在于Casper有惩罚机制。如果你提交的两次的投注序号一样,或者提交了合约无法处理的投注,你将失去所有的保证金。也就是说,非法节点通过恶意攻击网络不仅得不到交易费,还面临着保证金被没收的风险。


区块链社区平台的共识是什么?价值。 价值有两种,一种以物质形式体现出来,就是各种代币。 另一种则以非物质形式体现出来。比如,在平台实现的成长和自我实现,一路上遇到扶持自己的贵人和交心的朋友,学习到为人处世之道,了解并初步体会建立良好社区的种种。 有这两种共识,并且大多数人都能真正体会到这些共识的真正存在并从中受益,这个区块链社区平台就在奔向成功的路上了。而区块链的共识机制则更倾向于与利益挂钩。我们现在继续了解一下坊间区块链共识机制中的新秀吧。


5.瑞波共识机制。瑞波共识算法使一组节点能够基于特殊节点列表形成共识。其核心成员享有51%的权力,外部人员没有影响力。该系统把股东们与其投票权隔开,中心化显著,易出现腐化现象。


6.Pool验证池。基于传统的分布一致性技术以及数据验证机制。Pool验证池是目前行业内大范围使用的共识机制。


优点:不需要代币也可以工作。在成熟的分布式一致性算法的基础上,实现秒级共识验证。


缺点:去中心化程度差,更适合多方参与的多中心商业模式。


7.实用拜占庭容错。在分布式计算上,不同的计算机通过信息交换尝试达成共识,但有时系统中的协调计算机或成员计算机可能因系统错误交换错的信息,以致影响最终的系统一致性。


实用拜占庭容错机制是一种采用“许可投票,少数服从多数”来选举领导者并进行记账的共识机制。该共识允许拜占庭容错,允许强监管节点参与,具备权限分级能力,性能更高,耗能更低,而且每轮记账都会由全网节点共同选举领导者,允许33%的节点作恶,容错性为33%,特别适合联盟链的应用场景。


8.授权拜占庭容错。这是小蚁公司公布的通用共识机制。该机制最核心的一点,就是最大限度的确保系统的最终性,使区块链能够适用于真正的金融应用场景。


优点:专业化的记账人;可以容许任何类型的错误;记账由多人协调完成;每一个区块都有最终性,不会分叉;算法的可靠性有严格的数学证明。


缺点:当1/3及以上的记账人停止工作后,系统将无法提供服务。当1/3及以上的记账人联合作恶,且其他所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛,恶意记账人可以使系统分叉,但是会留下密码学证据。


9.帕克索斯算法。这是一种传统的分布式一致性算法,是一种基于选举领导者的共识机制,领导者节点拥有绝对权限,并允许强监管节点参与。其性能高,资源消耗低。所有节点一般有线下准入机制,但选举过程中不允许有作恶节点,不具备容错性。


区块链伟大就在于它的共识机制在去中心化的思想上解决了节点间互相信任的问题。在众多节点,区块链能够达到一种较为平衡的状态也是因为共识机制。没有共识机制,再精密的密码学也无法使区块链系统正常的运行下去。

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