1、區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制之POS和DPOS

工作量證明算法作為區(qū)塊鏈第一個(gè)也是目前經(jīng)受住足夠?qū)嵺`檢驗(yàn)的一個(gè)共識(shí)機(jī)制，解決的是分布式系統(tǒng)交易信息一致性的問(wèn)題，在一個(gè)去中心化的網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建了彼此不信任節(jié)點(diǎn)的信任機(jī)制，也是比特幣成功應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，這一算法的弊端也顯露出來(lái)，比特幣網(wǎng)絡(luò)每秒完成600萬(wàn)億次SHA256運(yùn)算，消耗了大量的電力資源，而最終這些計(jì)算沒(méi)有任何實(shí)際或科學(xué)價(jià)值。這些運(yùn)算存在的唯一目的是用來(lái)解決工作量證明問(wèn)題，另外一個(gè)現(xiàn)實(shí)的威脅便是算力集中，工作量證明本質(zhì)上是利用窮舉法找出符合規(guī)定條件的哈希值的過(guò)程，算力越強(qiáng)，獲得記賬權(quán)(即挖到礦)的可能性便越高，一開始是最早利用顯卡挖礦的人，后來(lái)是利用FPGA礦機(jī)的人，再后來(lái)是利用ASIC專用芯片挖礦的人，現(xiàn)在就是不斷制造出更好的ASIC的人，另外還有“礦工”節(jié)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)組成礦池，如Ghash，Ghash 2014年曾經(jīng)發(fā)表聲明，將在今后確保不超過(guò)40%的全網(wǎng)算力，這類自律聲明是對(duì)比特幣去信任機(jī)制的莫大諷刺。

比特幣自誕生以來(lái)，人們便開始嘗試其他除了工作量證明算法之外的其他共識(shí)機(jī)制，如具有代表性的權(quán)益證明POS、委托權(quán)益證明DPOS、拜占庭容錯(cuò)機(jī)制（BFT）及實(shí)用拜占庭容錯(cuò)機(jī)制（PBFT）等，下面將主要介紹POS和DPOS，BFT和PBFT留待下一篇。

權(quán)益證明POS

POS是一類共識(shí)算法，或者說(shuō)是一類共識(shí)算法的設(shè)計(jì)思想，而不是一個(gè)，最早采用POS的是Peercoin。Peercoin是2012年8月，一個(gè)化名Sunny King的極客推出的一類加密貨幣，采用工作量證明機(jī)制+權(quán)益證明機(jī)制，首次將權(quán)益證明機(jī)制引入了加密貨幣。Peercoin引入了“幣齡”的概念，每個(gè)幣每天產(chǎn)生1幣齡，比如你持有100個(gè)幣，總共持有了30天，那么，此時(shí)你的幣齡就為3000。當(dāng)一個(gè)新的區(qū)塊產(chǎn)生時(shí)，其他想獲得記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn)同比特幣也需要計(jì)算哈希值，得出滿足條件哈希值的難易與難度值有關(guān)，這個(gè)難度值這里與幣齡成反比，即你的幣齡越大，得出符合條件的哈希值的概率就越大，同時(shí)你的幣齡被清空，記賬后系統(tǒng)會(huì)給予你相應(yīng)“利息”，你每被清空365幣齡，獲得利息為：3000 * 利率 / 365，Peercoin的利率為1%，即0.08個(gè)幣。

可以看出，在POS機(jī)制下，持有幣越多，越容易獲得記賬權(quán)，接近于贏家通吃的感覺(jué)，但持有的幣越多，越接近于一個(gè)誠(chéng)實(shí)的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槠茐恼麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的損失也越大。Peercoin的POS機(jī)制有一個(gè)漏洞，對(duì)于不持有幣的人而言，他們本來(lái)就沒(méi)什么收益，所以一些惡意攻擊對(duì)于他們則是無(wú)損失的，這就是Nothing-at-stake attack（無(wú)利益攻擊）。后續(xù)的比較成功的POS都引入了對(duì)付這種攻擊的機(jī)制。

以太坊系統(tǒng)的目標(biāo)是在今年引入權(quán)益證明，即Casper。在權(quán)益證明共識(shí)機(jī)制之下，用戶將能夠在以太坊網(wǎng)絡(luò)擁有“幣權(quán)”。用戶如果誠(chéng)實(shí)行事并確認(rèn)了合法交易，將獲得與其股權(quán)成比的利息；如果惡意行事并試圖網(wǎng)絡(luò)中作弊，就會(huì)失去其權(quán)益。

委托權(quán)益證明DPOS

委托權(quán)益證明DPOS是POS的變種，運(yùn)用DPOS的典型如比特股等，其基本原理在于全網(wǎng)投票選出101個(gè)節(jié)點(diǎn)代行記賬權(quán)限，這些代表節(jié)點(diǎn)的權(quán)限完全一致。代表節(jié)點(diǎn)輪流記賬，可以選擇創(chuàng)造區(qū)塊或不創(chuàng)造區(qū)塊。但他們無(wú)法改變交易的詳情，惡意或者遲到的代表節(jié)點(diǎn)的行為也會(huì)被公之于眾，那么網(wǎng)絡(luò)可能將他們簡(jiǎn)單快速地投票驅(qū)逐出去。被驅(qū)逐出去的代表節(jié)點(diǎn)將會(huì)失去他們記賬權(quán)限，以及對(duì)應(yīng)的收入。

DPOS作為是一種弱中心化的共識(shí)機(jī)制，保留了一些中心化系統(tǒng)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，如交易速度等(每個(gè)塊的時(shí)間為10秒，一筆交易在得到6-10個(gè)確認(rèn)后大概1分鐘，一個(gè)完整的101個(gè)塊的周期大概僅僅需要16分鐘)，但每個(gè)持幣者都有能力決定哪些節(jié)點(diǎn)可以被信任，并且事實(shí)上，代表節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)降低自己的收入來(lái)贏得更多投票，剩下的收入會(huì)作為股息，支付給所有的比特股持有人。DPOS有點(diǎn)類似于代議制民主及股份公司董事會(huì)制度，都是一種精英制度，但其身份受制于下面的民眾，在DPOS中，幣的持有者至少有權(quán)決定代表節(jié)點(diǎn)—或者說(shuō)礦工的身份。

2、為什么filecoin的挖礦模式區(qū)別于比特幣以太坊的挖礦模式?

主要是共識(shí)機(jī)制不一樣，比特幣和以太坊挖礦都是采用PoW機(jī)制，需要耗費(fèi)大量能源做哈希運(yùn)算，對(duì)環(huán)境不友好，且沒(méi)有對(duì)實(shí)體經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的價(jià)值。
Filecoin采用PoSt機(jī)制，PoSt機(jī)制中的算力基于實(shí)實(shí)在在的有用的存儲(chǔ)服務(wù)，使用一段時(shí)間內(nèi)一個(gè)礦工所擁有的數(shù)據(jù)量作為算力大小的證明?；谶@一點(diǎn)，PoSt機(jī)制是區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制的一次全新的具有未來(lái)意義的探索。
隨著5G的商用，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)，PoSt機(jī)制的出現(xiàn)和發(fā)展可為后續(xù)的商業(yè)生態(tài)提供前提條件。

3、區(qū)塊鏈目前用到哪些共識(shí)機(jī)制?它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍是什么_百度知 ...

目前主要有四大類共識(shí)機(jī)制：Pow、Pos、DPos、Pool
1、Pow工作量證明，就是大家熟悉的挖礦，通過(guò)與或運(yùn)算，計(jì)算出一個(gè)滿足規(guī)則的隨機(jī)數(shù)，即獲得本次記賬權(quán)，發(fā)出本輪需要記錄的數(shù)據(jù)，全網(wǎng)其它節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后一起存儲(chǔ)；
優(yōu)點(diǎn)：完全去中心化，節(jié)點(diǎn)自由進(jìn)出；
缺點(diǎn)：目前bitcoin已經(jīng)吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共識(shí)機(jī)制的區(qū)塊鏈應(yīng)用很難獲得相同的算力來(lái)保障自身的安全；挖礦造成大量的資源浪費(fèi)；共識(shí)達(dá)成的周期較長(zhǎng)，不適合商業(yè)應(yīng)用

2、Pos權(quán)益證明，Pow的一種升級(jí)共識(shí)機(jī)制；根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)所占代幣的比例和時(shí)間；等比例的降低挖礦難度，從而加快找隨機(jī)數(shù)的速度。
優(yōu)點(diǎn)：在一定程度上縮短了共識(shí)達(dá)成的時(shí)間
缺點(diǎn)：還是需要挖礦，本質(zhì)上沒(méi)有解決商業(yè)應(yīng)用的痛點(diǎn)

3、DPos股份授權(quán)證明機(jī)制，類似于董事會(huì)投票，持幣者投出一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，代理他們進(jìn)行驗(yàn)證和記賬。
優(yōu)點(diǎn)：大幅縮小參與驗(yàn)證和記賬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，可以達(dá)到秒級(jí)的共識(shí)驗(yàn)證
缺點(diǎn)：整個(gè)共識(shí)機(jī)制還是依賴于代幣，很多商業(yè)應(yīng)用是不需要代幣存在的

4、Pool驗(yàn)證池，基于傳統(tǒng)的分布式一致性技術(shù)，加上數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制；是目前行業(yè)鏈大范圍在使用的共識(shí)機(jī)制
優(yōu)點(diǎn)：不需要代幣也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)共識(shí)驗(yàn)證；
缺點(diǎn)：去中心化程度不如bictoin；更適合多方參與的多中心商業(yè)模式

在使用共識(shí)機(jī)制，保證數(shù)據(jù)一致性時(shí)的巨大優(yōu)勢(shì)（共識(shí)機(jī)制則是Ripple首先提出的，數(shù)據(jù)正確性優(yōu)先的網(wǎng)絡(luò)交易同步機(jī)制，在共識(shí)網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)論軟件代碼怎么變動(dòng)，無(wú)法取得共識(shí)就無(wú)法進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，更不要提分叉了）。
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PS：稍微自黑下，雖然共識(shí)機(jī)制絕對(duì)能確保任何時(shí)候都不會(huì)產(chǎn)生硬分叉。但是，這種機(jī)制的缺點(diǎn)也比較明顯，那就是要取得與其他節(jié)點(diǎn)的共識(shí)，明顯要比當(dāng)前Bitcoin網(wǎng)絡(luò)漫長(zhǎng)的多。極端情況下，在Ripple共識(shí)機(jī)制網(wǎng)絡(luò)中掉線的后果也是很恐怖的。

有可能你家停電一天，第二天整個(gè)系統(tǒng)就再也無(wú)法與其它Rippled節(jié)點(diǎn)取得共識(shí)了（共識(shí)機(jī)制事實(shí)上需要超過(guò)80%的節(jié)點(diǎn)承認(rèn)了你的數(shù)據(jù)，你的提交才會(huì)被其它節(jié)點(diǎn)接受，否則就會(huì)被排它的拒絕連接），甚至只能清空自己全部500多GB數(shù)據(jù)重新同步才能連上其它Ripple節(jié)點(diǎn)。

所以目前來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的Rippled端并不適合民用（商用的話影響就比較小，比如RL自己的Rippled節(jié)點(diǎn)托管在亞馬遜云數(shù)據(jù)中心，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)響應(yīng)是可以高額索賠的，而且那種地方除了大型災(zāi)害幾乎不會(huì)斷），這也是RL一直想改進(jìn)的方面之一。

目前區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制大致可以分為三類：pow,pos,dpos，pow即Proof of Work,工作量證明機(jī)制，在POW機(jī)制下為了獲取記賬權(quán)和激勵(lì)，礦工必須通過(guò)一定量的工作量進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，誰(shuí)最快最準(zhǔn)計(jì)算出了答案，就獲取到了記賬權(quán)和獎(jiǎng)勵(lì)，這是以時(shí)間、資源為擔(dān)保，確保記賬工作的真實(shí)和有效性，POW是一種按勞分配的模式，算力越高、挖礦時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的數(shù)字貨幣就越多了，比較典型的就是btc，btm，pos,Proof of Stake,權(quán)益證明機(jī)制,POS也稱股權(quán)證明機(jī)制,是通過(guò)持幣產(chǎn)生利息,從而對(duì)于驗(yàn)證人以及節(jié)點(diǎn)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì),這里我們大家首先要了解一個(gè)概念,就是幣齡.幣齡等于幣的數(shù)量乘以幣持有的天數(shù),因而你持有的幣數(shù)量越多,持有天數(shù)越長(zhǎng),你獲到的記賬權(quán)和激勵(lì)的概率就會(huì)越大啦！當(dāng)你獲得激勵(lì)之后，你的持幣天數(shù)就會(huì)清零，幣齡也回被清空這樣周而復(fù)始，比較有代表性的是量子鏈，關(guān)于dpos是什么，以及這些主要共識(shí)機(jī)制的利弊是什么，字太多了，可以看看這個(gè)視頻，里面講的比較清楚：喵懂區(qū)塊鏈11期 | 不了解共識(shí)機(jī)制，何以談區(qū)塊鏈？

4、Filecoin的共識(shí)機(jī)制是什么?

復(fù)制證明（PoRep）+時(shí)空證明（PoSt）+預(yù)期共識(shí)（EC）

復(fù)制證明是PoS（Proof-of-Storage）的優(yōu)化版，在PoRep下可以有效防范去中心化網(wǎng)絡(luò)中的三種常見攻擊，三者的共同點(diǎn)是攻擊礦工實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)大小要比聲稱存儲(chǔ)的小，這樣就獲得了本不該獲得的系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)。

時(shí)空證明全稱為Proof-of-Space-time，提出了證明鏈（Proof-chain）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，把一些挑戰(zhàn)和證明鏈接起來(lái)形成，在證明鏈的基礎(chǔ)上添加時(shí)間段，這樣就得到了一段時(shí)間內(nèi)的礦工存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的證明。時(shí)空證明方便驗(yàn)證礦工在一段時(shí)間內(nèi)確實(shí)存儲(chǔ)了特定數(shù)據(jù)，利用時(shí)間戳錨定這些證明鏈。

預(yù)期共識(shí)（Expected Consensus，EC），新的區(qū)塊創(chuàng)建權(quán)，通過(guò)每輪選舉，礦工獲得選舉的可能性跟礦工當(dāng)前的有效存儲(chǔ)（算力）成正比，亦即把礦工在網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)相對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)比例轉(zhuǎn)化為礦工投票權(quán)。

 Filecoin還引入了一種稱為時(shí)限性（Time Bounded）的協(xié)議，有效解決去中心化網(wǎng)絡(luò)中常見的三種攻擊。所以，F(xiàn)ilecoin在共識(shí)機(jī)制上較之比特幣和以太坊，更為復(fù)雜。

5、NULS的POC共識(shí)與POS和DPOS共識(shí)機(jī)制有和區(qū)別?

POC：（Proof-Of-Credit）信用共識(shí)機(jī)制，由NULS團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)并運(yùn)用，共識(shí)機(jī)制為：節(jié)點(diǎn)信用達(dá)標(biāo)的情況下，鎖定一定保證金即可加入共識(shí)，共識(shí)節(jié)點(diǎn)重新排序后每輪輪流出塊，退出共識(shí)時(shí)保證金解鎖。NULS的POC分為委托共識(shí)和節(jié)點(diǎn)共識(shí)，委托共識(shí)抵押2000NULS，節(jié)點(diǎn)共識(shí)抵押20000NULS。節(jié)點(diǎn)建立者維護(hù)節(jié)點(diǎn)，收取委托共識(shí)的部分傭金，共同維護(hù)NULS主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)健康運(yùn)行。
POC共識(shí)機(jī)制綜合了POW/POS/DPOS的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，把區(qū)塊鏈中難以統(tǒng)一的去中心化、效率、一致性在不同方向上的特點(diǎn)做到了更好的協(xié)調(diào)。
 
1、去中心化：在POC共識(shí)機(jī)制的中，沒(méi)有節(jié)點(diǎn)數(shù)量的硬性限制，節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是動(dòng)態(tài)的，任何滿足條件的都可以加入節(jié)點(diǎn)，這里每一個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)都類似POW中的礦池，通過(guò)持有權(quán)益的方式來(lái)加入這個(gè)礦池中共識(shí)。在POW中礦池根據(jù)算力來(lái)獲得記賬權(quán)益，在POC中，所有的礦池獲得記賬權(quán)的機(jī)會(huì)是隨機(jī)對(duì)等的，這使得POC共識(shí)機(jī)制的節(jié)點(diǎn)分布相對(duì)更去中心化。
 
 
2、效率：影響區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素是節(jié)點(diǎn)分布廣泛的程度和提供節(jié)點(diǎn)的硬件網(wǎng)絡(luò)資源。在協(xié)調(diào)這兩個(gè)參數(shù)中，POC共識(shí)機(jī)制引入了信用系數(shù)機(jī)制，直接會(huì)影響到節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定，所以每一個(gè)節(jié)點(diǎn)以及參與到這個(gè)節(jié)點(diǎn)的委托人都會(huì)做出對(duì)網(wǎng)絡(luò)最有利的選擇，保證節(jié)點(diǎn)能高效穩(wěn)定的提供服務(wù)，另外通過(guò)權(quán)益的方式來(lái)加入節(jié)點(diǎn)共識(shí)，使得節(jié)點(diǎn)的數(shù)量會(huì)在一定的區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)，可以通過(guò)更改激勵(lì)參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)，參數(shù)一定的情況下市場(chǎng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)。在這些節(jié)點(diǎn)中，融入了DPOS的隨機(jī)排序后出塊原則，保證了網(wǎng)絡(luò)的的安全和高效，可提供較高的TPS承載能力。
 
3、一致性：在POC共識(shí)機(jī)制中，全員皆可以參與共識(shí)，節(jié)點(diǎn)只能向參與者收取一定的手續(xù)費(fèi)，所有的人參與共識(shí)的機(jī)會(huì)是均等的，獲得的激勵(lì)根據(jù)權(quán)益和節(jié)點(diǎn)信用系數(shù)來(lái)決定的。節(jié)點(diǎn)和所有的參與者都會(huì)為了提供穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)服務(wù)達(dá)成共識(shí)。

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