一文讀懂共識機制

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共識機制是區塊鏈的核心問題,所有區塊鏈都會採用一種共識機制來使得去中心化網路能夠同步。毫不誇張的說,在區塊鏈領域內,一切都是圍繞共識運轉的。共識機制之於區塊鏈,就如同法律之於國家一樣的存在。那麼,共識機制究竟是什麼?

所謂共識機制,是分散式系統中的一個過程,用於在涉及多個不可靠節點的網路中,在所有節點之間實現資料一致性並對某個提案達成一致的協議。不同的共識機制各自有其優缺點。現在主要根據安全性,可擴充套件性,TPS效能,以及資源消耗來判定一款共識機制的優劣。


儘管現在區塊鏈專案如過江之鯽,但主流的共識機制總結起來卻不外乎幾種,下面我們一一分析道來,相信大家看完,會對共識機制有一個自己的認識。

最普遍的共識機制便是PoW和PoS。

PoW (Proof of work)即工作量證明機制,PoW機制是比特幣等需要挖礦幣種的通用機制,對於重複性小概率事件來說,出示結果同時就證明了工作量。具體到應用,就是工作越多,收益越大。

這種思想被廣泛地使用在我們的生活中。比如近期火爆的“吃雞”遊戲(絕地求生),不考慮外-掛的前提下,玩家在一場遊戲中成功活到最後的概率很小,如果一個人最近“吃雞”的次數非常多,那基本能證明他的實力,大概率靠的不是運氣。

再或者關於運動技巧的掌握,通常也是一種工作量證明。一個三分球精準的籃球投手,一定付出了大量的時間去練習投籃,因為工作量與技能的熟練程度是正相關的。

PoS(Proof of stake)即股權證明機制,與PoW不同,PoS幣是不需要挖礦的,它會在創世區塊內寫明股權證明,直接證明你擁有的份額。簡而言之,就是你擁有1%的股權,和PoW中你擁有1%的算力的效果是一樣的。

兩種機制在保障安全上各有獨到之處。

在PoW機制中,由於獲得激勵的概率大體等同於佔有的算力,此時撒謊的收益顯著低於誠實挖礦。在這個機制下,比特幣的安全主要取決於挖礦者,而與持有者沒有關係。

而PoS的安全機制則在於股東不會殺死自己的錢,在這個機制下,不佔有PoS股權的人無法對鏈本身構成威脅,其安全取決於持有人,和其他因素無關。

無論是PoW還是PoS都不完美。前者是一種贏者通吃的遊戲,並會導致大量的算力被浪費,而後者根本就是不公平的,少數人獲得大量成本極低的加密貨幣,新獲得PoS的能力受到已持有PoS的絕對限制。

在PoS機制基礎上又誕生了DPoS機制。它和PoS原理上類似,區別就在於前面這個D,這類似於董事會投票。以EOS為例,所有持幣地址投票共選出21個超級節點來行使記賬權,如果在規定時間內記賬失敗,網路會選出新的節點來取代他們。

這樣做的優點是大大減少了參與驗證和記賬的節點數量,比特幣出塊時間為十分鐘,而EOS宣稱形成共識速度可達秒級。

但缺點是去中心化程度不夠,只能算是弱中心化,算不上真正意義的去中心化。另外,絕大多數的持幣人根本不關心投票,也缺少投票所需的時間,經驗和技能。

PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)即實用拜占庭容錯演算法,它主要依據法定多數的決定,一個節點代表一票,以少數服從多數的方式實現了拜占庭的容錯演算。

優點在於保證靈活性和安全性的前提下最大允許(n-1)/3故障節點的容錯性,缺點是當有1/3或以上記賬人停止工作後,系統將無法提供服務。


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