號稱『區塊鏈的靈魂』的共識機制是什麼??

我們知道區塊鏈是去中心化分佈式記賬技術,在區塊鏈系統當中,沒有一個像銀行一樣的中心化記賬機構,如何保證每一筆交易在所有記賬節點上的一致性呢?共識機制解決的就是這個問題,因此也可以說共識機制是區塊鏈的靈魂。

目前比較常見的共識機制有:工作量證明 PoW《Proof of Work》、權益證明《Proof of Stake》以及委托權益證明《Delegated Proof of Stake》:

 01 

PoW《Proof-of-Work》

工作量證明機制

POW的全稱為Proof of Work,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,取決於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機制雖然已經成功證明了其長期穩定和相對公平,但在現有框架下,采用POW的『挖礦』形式,將消耗大量的能源。

其消耗的能源隻是不停的去做SHA256的運算來保證工作量公平,並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。

 02 

PoS《Proof-of-Stake》

權益證明機制

POS 即權益證明或者股權證明,全稱為 Proof of Stake。

權益證明模式就是根據所持有貨幣的量和時間,來發利息的的一個模式。

POS機制,相比於POW,POS機制節省了能源,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,即持有人持有的代幣數量越多、時間越長,其所能簽署、生產下一個區塊的概率越大。

一旦其簽署了下一個區塊,持幣人持有的『幣齡』即清零,重新進入新的循環。

在POS機制下,因為區塊的簽署人由隨機產生,則一些持幣人會長期、大額持有代幣以獲得更大概率地產生區塊,盡可能多的去清零他的『幣天』。

因此整個網絡中的流通代幣會減少,從而不利於代幣在鏈上的流通,價格也更易受到波動。

由於可能會存在少量大戶持有整個網絡中大多數代幣的情況,整個網絡有可能會隨著運行時間的增長而越來越趨向於中心化。

相對於PoW而言,PoS機制下作惡的成本很低,因此對於分叉或是雙重支付的攻擊,需要更多的機制來保證共識。

穩定情況下,每秒大約能產生12筆交易,但因為網絡延遲及共識問題,需要約60秒才能完整廣播共識區塊。

長期來看,生成區塊《即清零『幣齡』》的速度遠低於網絡傳播和廣播的速度,因此在PoS機制下需要對生成區塊進行『限速』,來保證主網的穩定運行。

 03 

DPoS

委托權益證明機制

DPOS即授權股權證明《delegated proof of stake》。

DPoS機制要求在產生下一個區塊之前,必須驗證上一個區塊已經被受信任節點所簽署。

相比於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點,由這些可信任節點《即見證人》來代替其他持幣人行使權力,見證人節點要求長期在線,從而解決了因為PoS簽署區塊人不是經常在線而可能導致的產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,在網絡延遲低的情況下可以達到十萬秒級別,非常適合企業級的應用。

 04  其他共識機制

區塊鏈系統中還有其它共識機制比如聯盟鏈常用的PBFT,新經幣《NEM》用的POI等。

這些共識機制是為了解決現有共識機制的一些缺點而被提出的。

但目前使用的系統不如POW,POS和DPOS多。

共識機制是區塊鏈系統的核心,它決定了一個區塊鏈系統的去中心化程度,性能和安全性。

因此公鏈的開發中,共識機制的設計是核心和關鍵。