由於加密貨幣多數採用去中心化的區塊鏈設計,節點是各處分散且平行的,所以必須設計一套制度,來維護系統的運作順序與公平性,統一區塊鏈的版本,並獎勵提供資源維護區塊鏈的使用者,以及懲罰惡意的危害者。
這樣的制度,必須依賴某種方式來證明,誰取得了一個區塊鏈的打包權(或稱記帳權),就可以獲取打包這一個區塊的獎勵;又或者是誰意圖進行危害,就會獲得一定的懲罰,這就是共識機制。
共識機制在區塊鏈行業中極其重要,只有執行規則清晰明瞭,才能被接入更多的行業進行落地應用。目前,區塊鏈共識機制主要有四種,分別是pow(工作量證明)、pos(權益證明)、dpos(委託權益證明)和poc(容量證明),這一期主要給大家介紹的是poc (容量證明)。
——《如何玩轉coinex》區塊鏈科普欄目
概念
poc,全稱proof of capacity,即容量證明,也稱空間證明(pospace,proof of space),是一種透過儲存容量的多少來決定區塊生成權的演算法,通俗來說就是用硬碟挖礦。
poc的挖礦方式和之前提到的pow和pos有什麼區別呢?pow是用cpu(計算晶片)挖礦,晶片計算越快、就越容易挖到礦;pos憑持幣量挖礦,持幣越多,就越容易挖到礦;dpos是根據投票決定超級節點,獲得的投票越多,成為超級節點進行挖礦的可能性就越大;而poc憑藉硬碟挖礦,硬碟容量越大,就越容易挖到礦。
本質上,poc容量證明也是pow工作量證明的一種,只不過poc更加特殊,或者說其實是一種對pow進行了最佳化的新演算法。傳統的pow演算法耗能非常大,每年消耗的電力堪比一個歐洲中型發達國家的消耗量,而poc採用硬碟挖礦,硬碟的功耗極低,大大改善了資源消耗問題。
起源
poc機制其實早在2014年就出現了,首個執行poc機制的專案叫burstcoin,由創始人burstcoin提出。burstcoin專案誕生沒多久後創始人就消失了,只留下社羣在運營。很多人懷疑burstcoin就是中本聰,因為poc就像是改良版的pow,但除此以外並沒有過多的痕跡表明。
那個時候burstcoin的共識機制還不叫poc,而是被稱為proof of space(pos),空間證明,至今百度詞條中的描述都可以找到對burstcoin的簡短介紹:“pospace已用於2014年8月成立的burstcoin加密貨幣。burstcoin聲稱擁有一種綠色演算法,有利於設計小型礦工,使交易成本更低,網路更分散。”
後來因為proof of stake(權益證明)實在太火,為了避免歧義,proof of space改成了proof of capacity,也就是今天所說的poc(容量證明)。
原理
傳統的pow機制挖礦利用的是計算機的計算能力,晶片越牛逼,算力佔比越大,挖到的幣也就越多;而poc機制挖礦利用的是計算機的硬碟空間大小,硬碟容量越大,儲存在硬碟裡的雜湊值就越多,礦工就越容易匹配到所需的雜湊值,從而挖到更多的代幣。
poc機制要求礦工提前把數量繁多的雜湊值先計算好,並儲存在硬碟中,礦工在進行挖礦的時候,並不需要像pow演算法那樣進行實時計算,只需要在硬碟中尋找到區塊所匹配的雜湊值即可,從而省去大量的計算時間和因計算而耗費的電力。
如果把該過程比作生活中的解題,硬碟裡儲存的眾多雜湊值相當於答案庫,礦工想要成功解題並不需要動手計算,只要硬碟中存有題目對應的答案即可,因此硬碟空間越大,儲存的答案越多,找到題目所匹配的答案概率就越大,成功解題的機率也就越高。
優勢
1)耗電量低,更加節能。poc獨特的硬碟挖礦代替了傳統的pow算力挖礦,大大改善了資源耗費問題,減少了對壞境的汙染,同時降低了礦工的挖礦成本,礦工所獲得的挖礦利潤也得到了提高。
挖礦過程中所產生的電力極低,一塊硬碟平均耗費5~8瓦。除此以外,硬碟還可以重複利用,礦工們一旦停止挖礦,就可以刪除硬碟內的資料,將硬碟重新用於任何其他資料儲存等。
2)門檻低,人人可以參與。與其他使用礦機、顯示卡、asic晶片等挖礦的數字貨幣相比,poc挖礦投入的成本更低。相比於現在pow礦機的一機難求,poc只要有硬碟就可以進行挖礦,大大降低了挖礦門檻。poc的礦機耗電量低、噪音小、成本低,適合家庭挖礦和個人挖礦。
3)抗asic,反壟斷。比特幣剛出現時礦工都是使用cpu挖礦,任何人只有有一臺電腦就可以參與挖礦,這也是中本聰的初衷。然而隨著比特幣的火爆,具有更高算力和能效比的顯示卡淘汰了cpu挖礦,大礦工入場後又用更加專業的asic礦機替代了顯示卡礦機。挖礦已經成為了資本家的遊戲,普通使用者失去了入場的資格。poc挖礦用硬碟容量替代了算力,天然具有抗asic的屬性。poc的主流挖礦裝置在近幾年都會一直停留在機械硬碟上,利於普通使用者挖礦。
劣勢
1)poc容量證明的設計初衷便是為了解決傳統pow的電力資源消耗等問題,由於poc的本質仍舊是透過消耗物理資源來為貨幣賦值,因此從長遠的角度看,poc也存在著中心化的趨勢。
2)硬碟挖礦也會導致新的軍備競賽。雖然現在市場上使用的都是tb級別的硬碟,但硬碟的容量最終可能會變成pb、eb等。