一文了解區塊鏈共識機制——POS(股權證明)

買賣虛擬貨幣

除了眾所周知的POW挖礦(工作量證明)共識機制,還有一種POS(股權證明)共識機制。POS是區塊鏈交易驗證的另一種方式,這種方式越來越受到歡迎,並且被其他主流加密貨幣所採用。比如以太坊,以太坊目前計劃是從POW系統切換至POS系統,當然這需要大量的時間與認可。

POW(工作量證明)

工作量證明是一個俗稱的"挖礦"過程,主要是利用使用者的可計算類裝置或者專業積體電路的礦機來解決複雜的數學問題,這些問題就是計算合理的雜湊值。這樣的一個過程,被稱為工作問題證明,也就是挖礦。

一旦針對各種交易成功執行了多次計算,那麼已驗證的交易就將會打包在一起並儲存在分散式賬本上,成為賬本上新的一頁,也就是一個新的"區塊"。

挖礦的難度必須適中,透過程式碼來控制難度,使得每次數學問題的計算(雜湊值計算)成功的時間週期控制在一個較小的波動範圍,如比特幣是透過挖礦難度控制在每10分鐘產出一個區塊。

當第一個解決問題的礦工出現時,節點會自動的向整個區塊鏈網路宣佈他的解題成功,然後接收由協議提供的新建立的加密貨幣作為獎勵。

隨著更多的算力加入到整個網路中來,會有更多的加密貨幣被開採,建立新區塊的難度也會不斷提升,從而導致礦工的開採難度也提升。而在POW中,礦工需要硬體成本與電力成本,這會對新生成的加密貨幣產生價格壓力,因此礦工也會不斷的提高礦機的水平與尋找更低價格的電力。

比特幣就是一個非常典型的例子。

POS(股權證明)

與之前描述的POW(工作量證明)不同,POS(股權證明)系統要求使用者持有一定數量的加密貨幣並且具有所有權。

在POS中,新區塊的建立者以偽隨機方式選擇,具體取決於使用者的"財富",也就是加密貨幣,在POS系統中也被成為"股權"。在POS系統中,區塊被稱為"鑄造"或者"造幣",而不是POW中的開採。驗證交易並在此係統中建立新區塊的使用者被稱為造幣者(區塊生產者)。

在大多數股權證明的專案案例中,加密貨幣的單位是在貨幣啟動時建立完成的,其數量是固定的。因此,造幣者並不是使用新產生的加密貨幣作為獎勵,而是將交易費用作為獎勵,在少數情況下,可以透過增加硬幣供應量來建立新的貨幣單位,並且 造幣者可以獲得建立的新貨幣單位獎勵,而不是交易費。

為了驗證交易和建立區塊,造幣者必須首先將自己的加密貨幣放在指定的"礦池"中,成為股份。可以認為這是他們的託管賬戶,如果他們驗證了欺詐性交易,他們就會失去這些加密貨幣的持有權,以及將來作為造幣者參與的權利。

由於股權證明機制的系統沒有提供在專案創立初期處理加密貨幣的初始分配方法,因此使用這類股權證明機制的系統要麼是從IC0開始出售預先產生的加密貨幣,要麼從POW工作量證明開始,然後切換到股權證明。

塊選擇方法

為了使得股權證明方法有效執行,需要有一種方法來選擇哪個使用者造出區塊鏈中下一個有效區塊。如果僅僅根據加密貨幣的餘額大小來選擇區塊生產者,那麼將會對投入更多加密貨幣的富有者帶來巨大的優勢,而這卻是一種中心化的體現。為了解決這個問題,目前已經有好幾種獨特的選擇方法。其中最流行的就是"隨機區塊選擇"和"基於幣齡的祖安澤"兩種方法。

隨機區塊選擇

在隨機塊選擇選擇方法中,它是使用具有最低雜湊值和其股權大小的組合查詢使用者公式來選擇下一個區塊生產者(造幣者)。 由於股權的大小是公開的,因此每個節點通常能夠預測將選擇哪個使用者來生產下一個塊。 Nxt和BlackCoin是使用隨機區塊選擇方法的兩種POS(股權證明)類加密貨幣。

基於幣齡選擇

基於幣齡選擇的系統,會根據潛在的區塊生產者所抵押股權的時長來選擇下一個區塊生產者。幣齡的計算方法是將加密貨幣在託管賬戶(礦池)中保留的天數乘以所置放的數量。加密貨幣必須至少保留30天才能競爭一個區塊,投入舊的和更大額的加密貨幣的使用者,更有可能被分配為下一個區塊生產者。

一旦使用者產生了一個區塊,那麼他的幣齡將會重置為零,然後必須等待至少30天才能生產下一個區塊,使用者最長會在90天的時間內分配到下一個區塊生產者,這可以有效的防止具有非常大股份的使用者支配區塊鏈,從而使區塊鏈網路更安全。

因為區塊生產者成功產出區塊的機率會隨著時間越來越高,這種機制促進了健康、去中心化的社羣。

大多數股權證明型別專案都以交易費形式支付獎勵,設定使用者可以透過存放加密貨幣獲得的目標利率。由於電力和硬體成本遠低於與工作證明系統中的採礦相關的成本,因此股權制度的證明更加環保和有效。 鼓勵更多的人執行節點並參與其中,因為參與這個系統很容易且負擔得起,並且會讓更多的權力下放。

上述只是關於POS(股權證明)的一般情況,不同的加密貨幣專案很可能基於POS機制進行特有的二次開發,使用自身設定的一套獨特的規則與條款來定製整個共識系統。


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