POC容量證明共識的演算法原理

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POC(Proof of capacity,容量證明),POC容量證明最早誕生於2014年,其目的在於解決POW資源浪費等問題。

PoC演算法的核心是將區塊的生成與儲存裝置的儲存密度不能無限提高這一物理規律相繫結,從而限制區塊的生成,保障區塊鏈的安全,最終使整個區塊鏈達成共識。

PoC演算法的原理

在電腦科學中,一些經常需要用到的資料和中間結果,會被存下來,這就是快取。

快取是一種非常常見的做法,讓我們舉一個例子,假如我們要做如下的計算:

45 x 55、45 x 55 + 934、45 x 55 + 723、45 x 55 + 98如果所有計算都正常執行的話,需要4次乘法和3次加法。

聰明的你一定發現了,45 x 55出現了四次,幹嘛每次都要重新算,只算一次,然後把結果記錄下來,下次再遇到,就直接用結果,不需要再次計算。

於是,完成同樣的工作,我們只需要1次乘法和3次加法。

不過,節約計算量也不是沒代價的,代價就是我們需要一塊兒空間,來儲存這個中間結果。

這種做法就叫空間換時間,越是複雜的計算,快取就越能提高效能。

PoW演算法為了保證公平性,對每個區塊進行競爭時,求解的謎題都是全新的,完全沒有任何可以複用的中間結果。

PoC同樣設計了一種很消耗計算資源的演算法,但與PoW不同的是,這個計算過程中,最複雜的部分是可以快取的,這就造成了消耗儲存空間進行快取的做法可以獲得巨大的優勢。

正如我們之前提到的,越是複雜的計算,消耗儲存空間進行快取的做法就可以獲得越大的優勢,也就更可以保證礦工選擇更大的儲存空間而不是更強的計算能力進行競爭。

但是,計算複雜度是不能無限提高的,因為,非礦工的使用者在校驗區塊的PoC結果時,是需要針對這個結果重新進行一遍計算的,我們不能要求一個不挖礦的使用者也配備大量儲存資源進行快取。

過高的計算複雜度會造成普通使用者校驗區塊速度很慢。因此,計算複雜度的高低需要一定的均衡,既不能太複雜造成校驗困難,也不能太簡單造成快取優勢不足,從而退化成PoW。

用足夠高的計算複雜度,人為造成空間換時間的巨大優勢,這就是PoC演算法的原理。

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