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共识机制才是区块链的精髓

2018-12-7 13:47

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大家都知道,区块链是一种去中心化的分布式账本系统,由于点对点网络下存在较高的网络延迟,各个节点所观察到的交易先后顺序不可能完全一致。 因此区块链系统需要设计一种机制对在一定的时间内发生的交易的先后顺序达成共识。这种对一个时间窗口内的事务的先后顺序达成共识的算法被称为“共识机制”。


共识机制才是区块链的精髓

目前主流的三大共识机制是POW、POS和DPOS。

POW

工作量证明(Proof of Work)最早是一个经济学名词,指系统为达到某一目标而设置的度量方法。简单理解就是一份证明,用来确认你做过一定量的工作,通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量。POW最早应用在比特币的设计中,其核心思想是通过引入分布式节点的算力竞争来保证数据的一致性和共识的安全性。比特币系统中,各节点基于各自的算力相互竞争来共同解决一个求解复杂但验证容易的SHA256数学难题,最快解决该难题的节点将获得区块记账权和记账奖励。

POS

权益证明(Proof of Stake)的主要特点是以权益证明代替工作量证明,由具有最高权益的节点实现新块加入和获得激励收益。POS的运作方式是,当创造一个新区块时,矿工需要创建一个“币权”交易,交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间,依据算法等比例地降低节点的挖矿难度,从而加快了寻找随机数的速度。

DPOS

股份授权证明(Delegated Proof of Stake)是POS的一个演化版本,首先通过 POS选出代表,进而从代表中选出块生成者并获得收益。DPOS的基本思路类似于“董事会决策”,即系统中的每个节点可以将其持有的股份权益作为选票授予一个代表,获得票数最多且愿意成为代表的前101个节点将进入“董事会”,按照既定的时间表轮流对交易进行打包结算并且签署(即生产)一个新区块。每个区块被签署之前必须先验证前一个区块已经被受信任的代表节点所签署。


共识机制才是区块链的精髓


共识机制才是区块链的精髓


面临的问题

在了解到POW、POS、DPOS基本机制,以及对于三个共识机制优劣进行分析之后,相信你对于区块链中的共识机制已经有了初步概念。

POW机制:

是基于计算机硬件提供的,这将耗费大量的电力,在今时讲究高效产出、清洁环保的理念下是有所冲突的,而且目前挖矿成本升高,再在这种机制下进行运算,对于资源是一种浪费,也会对比特币网络的安全构成一定的威胁。

POS机制:

目前POS的信用机制还不够牢固,纯POS的机制,因为机制的规则,目前只能通过公开募股的方式进行发行,而这也导致了“少数人”将持有大量的低成本的加密货币,倘若大量抛售,对整个加密货币市场影响将会是极大的。

DPOS机制:

DPOS机制相当于一个社群,用户拉票获取足够多的信任,根据自己持有的加密货币总量占总量的百分比投票,这就导致一个问题,投票的权利掌握在少数人手里,大多数人的投票积极性并不高,而且投票也会花费掉大量的时间,是一个很费精力的事。


选择标准

区块链上选择不同的标准,会影响其背后数据的一致性和有效性,综合以上三者的特点,可以从以下五个维度角度考虑它的选择标准。

1:安全性

共识机制的安全性好比杀毒软件的网购的风险检测、防止进入钓鱼网站这种类似,在共识机制这里的安全问题则是如何防止和监测双重支付行为。

2:扩展性

区块链是否支持网络节点扩展,关乎线上的处理交易能力。

3:性能效率

即区块链交易达成,共识机制被确认的效率。

4:资源消耗

在达成共识的过程中,这期间消耗的资源的大小,包括电力、网络输入输出、存储数据等。

5:可监管性

区块链现有的体系与可监管性是存在很大的冲突的,近几年,加密货币被用于暗网黑市交易,洗黑钱等行为,在未来,区块链技术、加密货币被监管机构纳入监管不是不可能,最终形成“监管融于技术”的模式。


未来展望

共识机制是区块链发展的关键性技术,它也解决了区块链在各个场景中的问题,在一致性、安全性、稳定性上是越来趋好的,对于共识机制的研究一直围绕在如何平衡系统的性能效率、扩展性和资源消耗等因素上。尽管目前区块链上的共识机制有很多种,但是没有一种共识算法是适用于所有应用场景的。随着区块链应用场景的不断扩展,未来必然不断会有新的区块链共识机制不断涌现。

文章来源:链向财经

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