POW、POS、DPOS三种基础共识机制快速理解

初入链圈,你一定经常听到POW,POS,DPOS。是不是有点傻傻分不清楚?昨天,我们知道了:比特币解决了拜占庭将军问题,使用的重要手段之一就是采用了PoW 共识机制。

今天和大家谈谈常见的三种共识机制。

什么是共识机制?

由于区块链是去中心化分散网络,所以必须设计一套维护系统的运作顺序(谁先谁后)和公平性(谁获得新币的奖励?)的机制。共识机制,决定谁取得区块链的记账权和新币奖励。

所有的共识机制,都是为了解决特定的问题,没有一种共识机制是完美无缺的,各有利弊。

POW:Proof of Work,工作量证明

POW必须通过一定的工作量,来获得相应的奖励。它要求矿工进行数学运算来获取记账权和新币,以耗费大量时间、资源为担保,确保记账工作的真实有效性。

POW是一种多劳多得的模式。算力越高、挖矿时间越长,获得的数字货币就越多。如果某个节点拥有全网40%的算力,那么该节点理论上拥有40%的概率,在POW中获胜。

POW就像在一座金挖矿,谁的力气越大,谁挖的时间越长,谁得到的金子就越多。

就是:挖得越多,收得越多。

谁使用POW?

BTC和BTC的儿子们(BCH、BCD等等),ETH(将要转换成POS),LTC。

POW的优点是:算法简单,采用大家认可的数学逻辑(找寻随机数),容易实现。而破坏整个系统,需要投入巨大成本,有一定安全保障。

POW的缺点是:耗费大量的电力,处理效率低(每秒只能处理7笔交易)。如今算力越来越集中,中心化日益严重。

比特币网络解决了”拜占庭将军问题“,其中一个前提条件,那就是多数人是好人(超过51%的节点是好节点),否则就会出现51%攻击。而现在,矿池BTC.COM、蚁池和微比特,一共控制了超过51%的算力。如果他们联合起来,或者被黑客控制,那么就可能会发生51%攻击。

POS:Proof of Stake,权益证明

人们对于POW越来越中心化的算力分布,感到害怕,于是POS诞生了。

POS也称股权证明, 是通过持币而产生利息, 对于验证人/节点进行奖励。

先引入一个概念:币龄。

币龄 = 币量 x 持有天数。当你获得利息后,你的持币天数清零,币龄也被清空。比如,你有100个币,持有了30天,那么,你的币龄=100x30 =3000。这时,如果发现一个POS区块,你的币龄就被清0。

每清空365币龄(模仿一年365天的年利率),你就能从区块中获得利息。如果该利率是5%,那么一年下来,总利息 = 3000 * 5% = 150个币。

POS就像到银行存钱,银行根据你存的数字货币的多少和存放的时间,给你算利息。

总的来说,就是:持有币,有利息。持币越多,收得越多。

谁使用POS?

未来币,ETH一直为从POW转移到POS作准备。

POS的优点是:不需要拼算力挖矿,不会浪费电力。缩短了共识达成的时间,效率提高。

POS的缺点是:拥有权益的参与者因为可以持币吃利息,所以卖币意愿不强烈,容易产生垄断。其次,所有的确认都只是概率上的表达,存在其他攻击的可能性。挖矿成本低,硬分叉十分容易。

DPOS:Delegated Proof of Stake,委任权益证明

DPOS与POS原理相同,只是选了一些“董事代表”。

DPOS又称为股份授权证明。其原理是让每一个持币人进行投票,由此产生一定数量的代表 (超级节点或者矿池),由这些超级节点代理持币人验证和记账。而这些超级节点的权利是相等的。比如,EOS将产生21个主节点,以及100个备用节点。EOS全球超级节点选举,正如火如荼进行中。

DPOS就像董事会投票,持币者投出一定数量的节点 (董事)。代表按照既定时间表,轮流产生区块,如果代表没能很好的行使权力(比如产生区块),他们会被除名,网络会选出新的超级节点来取代他们。所有的代表将收到平均水平区块所含交易费的10%作为报酬。

谁使用DPOS?

BTS, EOS,GXC。

优点:相比POS,DPOS机制大幅缩小参与验证和记账的节点的数量,属于弱中心化,大大提高了效率。可以达到秒级的共识验证。

缺点:整个共识机制然依赖代币,目前很多商业应用不需要使用代币。但是未来呢,谁说得清楚。

很大程度上,DPOS将权利赋予了每个社区成员,即真正关心项目的人。

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