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共識算法之pos機制
在了解共識機制之前,首先我們要明白什么是共識?“共識”取它的字面意思,就是“共同的認識”。
人與人是不同的,這種不同不僅體現在身材、長相、能力,更體現在文化、觀點、想法、利益訴求等等方面。
共識,簡而言之,不同群體所尋求的共同的認識、價值、想法等,在某一方面達成的一致意見。共識機制就是確定達成某種共識和維護共識的方式。
我們了解到,信任是社會運轉中的一大痛點,銀行有自己的信用體系,過去的金融體系服務于只服務于極少的企業家,因為建立信用體系耗資巨大。后來支付寶有了芝麻信用,信用已經關系到生活的很多方面,信用卡額度、花唄額度,芝麻信用高出國還可以免簽。我們正享受著信用給我們帶來的便捷。
區塊鏈本質是去中心化,去中心化的核心是共識機制,區塊鏈上的共識機制主要解決由誰來構造區塊,以及如何維護區塊鏈統一的問題。
區塊鏈共識機制的目標是使所有的誠實節點保存一致的區塊鏈視圖,同時滿足兩個性質:
一致性,所有誠實節點保存的區塊鏈的前綴部分完全相同。
有效性,由某誠實節點發布的信息終將被其他所有誠實節點記錄在自己的區塊鏈中。
區塊鏈的自信任主要體現于分布于區塊鏈中的用戶無須信任交易的另一方,也無須信任一個中心化的機構,只需要信任區塊鏈協議下的軟件系統即可實現交易。
共識機制的必要性?
分布式系統中,多個主機通過異步通信方式組成網絡集群。在這樣的一個異步系統中,需要主機之間進行狀態復制,以保證每個主機達成一致的狀態共識。錯誤信息可能出現在異步系統內并不斷傳播,因此需要在默認不可靠的異步網絡中定義容錯協議,以確保各主機達成安全可靠的狀態共識,這就是共識機制誕生的必要性。
這種自信任的前提是區塊鏈的共識機制(consensus),即在一個互不信任的市場中,要想使各節點達成一致的充分必要條件是每個節點出于對自身利益最大化的考慮,都會自發、誠實地遵守協議中預先設定的規則,判斷每一筆記錄的真實性,最終將判斷為真的記錄記入區塊鏈之中。
換句話說,如果各節點具有各自獨立的利益并互相競爭,則這些節點幾乎不可能合謀欺騙你,而當節點們在網絡中擁有公共信譽時,這一點體現得尤為明顯。區塊鏈技術正是運用一套基于共識的數學算法,在機器之間建立“信任”網絡,從而通過技術背書而非中心化信用機構來進行全新的信用創造。
在區塊鏈系統中沒有像銀行一樣的中心化機構,所以在進行傳輸信息、價值轉移時,共識機制解決并保證每一筆交易在所有記帳節點上的一致性和正確性問題。區塊鏈的這種新的共識機制使其在不依靠中心化組織的情況下,依然大規模高效協作完成運轉。
除了密碼學技術外,共識機制也是區塊鏈必要元素及核心部分,是保障區塊鏈系統不斷運行的關鍵。
共識機制的分類
在區塊鏈網絡中,由于應用場景的不同,所以采用了不同的共識算法。目前區塊鏈的共識機制主要有四類:1.工作量證明機制pow、2.權益證明機制pos、3.委托權益證明Dpos、4.驗證池共識機制pool
1.工作量證明(Proof of Work,簡稱POW):
可簡單理解為一份證明,證明你做過一定量的工作。通過查看工作結果,就能知道你完成了指定量的工作。區塊鏈共識算法用的最多的就是POW。比特幣和以太坊都是基于POW的共識機制。
例:比特幣在區塊的生成過程中使用的就是POW機制,簡單理解就是大家共同爭奪記賬權利,誰先搶到并正確完成記賬工作,誰就得到系統的獎勵,獎勵為比特幣,也就是所謂的“挖礦”。礦工(參與挖礦的人)通過計算機的算力去完成這個記賬工作,這個擁有計算能力的專業計算機就是所謂的“礦機”。
優點:
①完全去中心化,節點自由進出,避免了建立和維護中心化信用機構的成本。
②只要網絡破壞者的算力不超過全網總算力的50%,網絡的交易狀態就能達成一致,并不可篡改歷史記錄。
③投入越多算力,獲得記賬權概率越大,越有可能產生新的區塊獎勵。
缺點:
①目前比特幣挖礦造成大量的算力和能源浪費。
②挖礦的激勵機制也造成挖礦算力的高度集中
③結算周期長,每秒最多結算7筆交易,不適合商業應用。
2.權益證明(Proof of Stake,簡稱POS):
通過持有Token(代幣)的數量和時長來決定你獲得記賬的機率,類似于股票的分紅制度,持有股權越多的人就能夠獲得更多的分紅。Token相當于區塊鏈系統的權益。目前有很多數字資產用pow發行新幣。
優點:
①降低了PoW機制的資源浪費。
②加快了運算速度,也可以理解為工作量證明的升級版
缺點:
擁有幣齡越長的節點獲得記賬權的幾率越大,容易導致馬太效應,富者越富,權益會越來越集中,從而失去公正性。
3.委托權益證明(Delegated Proof of Stake,簡稱DPOS):
是基于POS衍生出的更專業的解決方案,類似于董事會投票,指擁有Token的人投票給固定的節點,選舉若干代理人,由代理人負責驗證和記賬。不同于POW和POS的全網都可以參與記賬競爭,DPOS的記賬節點在一定時間段內是確定的。
為了激勵更多人參與競選,系統會生成少量代幣作為獎勵。比特股就采用該方式。
優點:
相較pow,dpos大幅提高區塊鏈處理數據的能力,甚至可以實現秒到賬,同時也大幅降低維護區塊鏈網絡安全的費用。
缺點:
去中心程度較弱,節點代理是人為選出的,公平性相比POS較低,依賴于代幣的增發來維持代理節點的穩定性。
4.驗證池共識機制Pool
這是一種基于傳統的分布式一致性技術,加上數據驗證的機制,是目前行業鏈大范圍在使用的共識機制。
優點:
不需要依賴代幣也可以實現秒級共識驗證;
缺點:
去中心化程度弱,更適合多方參與的多中心商業模式;
總結:每一種共識機制都不能同時滿足安全、效率、公平。去中心程度越弱,安全性就越低,區塊鏈的速度就越快;去中心化程度越強,安全性就會越高,區塊鏈的速度就會越慢。POW完全去中心化,但運行效率太低。POS提高了效率,但卻降低了公平與安全。DPOS有強烈的中心化特性,卻在短期內效率最高。目前行業區塊鏈大范圍使用Pool共識。
以下是區塊鏈共識機制的對比圖,讓你更好的了解這幾種共識機制:
注:本文轉載自幣圈練兵營
qtum屬于什么機制貨幣?
QTUM是量子鏈平臺代幣,量子鏈項目最早的愿景是打通比特幣和以太坊進行生態的融合,后來有開始轉型布局DAPP的開發,致力于構建一個支持多個行業的包括金融、物聯網、供應鏈等的去中心化的應用開發平臺,通過各種行業的應用開發,來豐富社區生態。
共識上Qtum在采用了PoS共識機制,降低了成為全節點的門檻。目前Qtum已經是全球僅次于比特幣和以太坊的第三大區去中心化網絡,幾乎所有的全節點都由生態中的參與者自發運行,
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