pos共識機制詳解
1、區塊鏈中的權益證明機制(PoS)是什么?
老楊說鏈:區塊鏈的共識機制權益證明POS
比特幣挖礦采用工作量證明機制,是什么意思呢?權益證明機制(Proof of Stake),簡稱POS,也稱股權證明機制,類似于把資產存在銀行里,銀行會通過你持有數字資產的數量和時間給你分配相應的收益。
同理,采用PoS的數字資產,系統根據你的幣齡給你分配相應的權益,幣齡是你持幣數量和時間的乘積。比如你持有100個幣,總共持有了30天,那么,此時你的幣齡就為3000。
相較PoW(工作量證明機制),PoS存在2個優勢。第一,PoS不會造成過多的電力浪費,因為PoS不需要靠比拼算力挖礦。第二,POS更難進行51%攻擊。擁有51%幣才能發起攻擊,網絡受到攻擊卻會造成自己利益受損,顯然很不劃算。
相較PoW(工作量證明機制),PoS存在2個優勢。第一,PoS不會造成過多的電力浪費,因為PoS不需要靠比拼算力挖礦。第二,POS更難進行51%攻擊。擁有51%幣才能發起攻擊,網絡受到攻擊卻會造成自己利益受損,顯然很不劃算。
目前,有很多數字資產用PoW發行新幣,用PoS維護區塊鏈網絡安全。
2、五分鐘了解共識機制
五分鐘了解共識機制什么是共識機制?
“共識機制是區塊鏈的靈魂。”這是業內經常能聽到的一句話,共識機制在區塊鏈中的地位可想而知。那么到底什么是共識機制呢?我們不妨從拜占庭將軍問題說起。
拜占庭位于如今的土耳其的伊斯坦布爾,是東羅馬帝國的首都。由于當時拜占庭羅馬帝國國土遼闊,為了防御目的,每個軍隊都分隔很遠,將軍與將軍之間只能靠信差傳消息。在戰爭的時候,拜占庭軍隊內所有將軍和副官必須達成一致的共識,決定是否有贏的機會才去攻打敵人的陣營。但是,在軍隊內有可能存有叛徒和敵軍的間諜,左右將軍們的決定又擾亂整體軍隊的秩序。在進行共識時,結果并不代表大多數人的意見。這時候,在已知有成員謀反的情況下,其余忠誠的將軍在不受叛徒的影響下如何達成一致的協議,拜占庭問題就此形成。
拜占庭將軍問題是一個協議問題,拜占庭帝國軍隊的將軍們必須全體一致的決定是否攻擊某一支敵軍。問題是這些將軍在地理上是分隔開來的,并且將軍中存在叛徒。叛徒可以任意行動以達到以下目標:欺騙某些將軍采取進攻行動;促成一個不是所有將軍都同意的決定,如當將軍們不希望進攻時促成進攻行動;或者迷惑某些將軍,使他們無法做出決定。如果叛徒達到了這些目的之一,則任何攻擊行動的結果都是注定要失敗的,只有完全達成一致的努力才能獲得勝利。
而這個問題該如何解決?中本聰的理念給出了一個比較好的答案:不能讓所有人都有資格發信息,而是給發信息設置了一個條件:“工作量”,將軍們同時做一道計算題,誰先算完,誰才能獲得給其他小國發信息的資格。而其他小國在收到信息后,必須采用加密技術進行簽字蓋戳,以確認身份。然后再繼續做題,做對題的再繼續發消息……對這種先后順序達成共識的算法,就是共識機制。
共識機制的作用
區塊鏈作為一種按時間順序存儲數據的數據結構,可支持不同的共識機制。在區塊鏈上,每個人都會有一份記錄鏈上所有交易的賬本,鏈上產生一筆新的交易時,每個人接收到這個信息的時間是不一樣的,有些想要干壞事的人就有可能在這時發布一些錯誤的信息,這時就需要一個人把所有人接收到的信息進行驗證,最后公布最正確的信息。
共識機制是區塊鏈技術的重要組件。它就像一本法典,維系著區塊鏈世界的正常運轉,使得區塊鏈技術自帶改善世界的光芒,也是讓區塊鏈得以被全世界逐步接受和認可的最大幕后功臣,它讓互聯網、陌生人之間,在沒有第三方作為信用背書的情況下發生的一切交易變成可能,它賦予了機械的代碼以人性和溫度。
共識機制的類別
目前的共識機制主要有POW、POS、DPOS、PBFT、dBFT、Pool驗證池。
POW,就是人們熟悉的比特幣挖礦,通過計算出一個滿足規則的隨機數,即獲得本次記賬權,發出本輪需要記錄的數據,全網其它節點驗證后一起存儲。可實現完全去中心化,節點自由進出。干的越多,收的越多。
POS,權益證明,POW的一種升級共識機制,根據每個節點所占代幣的比例和時間,以此等比例的挖礦難度,從而加快找隨機數的速度。持有越多,獲得越多
DPOS,股份授權證明機制,類似于董事會投票,持幣者投出一定數量的節點,代理他們進行驗證和記賬。
PBFT ,Practical Byzantine Fault Tolerance,實用拜占庭容錯算法,是一種狀態機副本復制算法,即服務作為狀態機進行建模,狀態機在分布式系統的不同節點進行副本復制,每個狀態機的副本都保存了服務的狀態,同時也實現了服務的操作。
dBFT,delegated BFT 授權拜占庭容錯算法,由權益來選出記賬人,然后記賬人之間通過拜占庭容錯算法來達成共識。
Pool驗證池,基于傳統的分布式一致性技術建立,并輔之以數據驗證機制,是目前區塊鏈中廣泛使用的一種共識機制。Pool驗證池不需要依賴代幣就可以工作,在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基礎之上,可以實現秒級共識驗證,更適合有多方參與的多中心商業模式。
現有共識機制存在問題
目前現有的共識機制都不算完美,在一些實際應用場景弊端很多。
A、計算能力浪費
在工作量證明機制POW中,猜數字最快的通常是電腦計算能力強的。超強的計算能級僅用來猜數字,實在是浪費。
B、權益向頂層集中
在權益證明機制POS中,token的余額越多的人獲得公示信息的概率越高,公示人會得到一定的token作為獎勵,如此持有token多的人會越來越多,少的人越來越少。
C、作惡成本低下
在靠算力與權益的的多少來獲得公示信息的權利的模式當中,當算力和權益向少數人集中之后,這些少數人如果想要做一些違反規則的事情是輕而易舉的;在PBFT中,由所有人投票,如果一個沒有任何token余額的人想要搗亂,那他幾乎是完全沒有利益損失。
D、對于真正的去中心化構成威脅
在工作量證明機制中,計算能力越強,獲得記錄權利的概率就越高。如果有人把很多人集中在一起來猜數字,把好多電腦的算力加在一起來用,那這些抱團的人就會更容易獲得公示信息的權利,發展到最后可能公示權就直接掌握在這些人手里。
在權益證明機制POS中,權益越大的人獲得記錄權利的概率越高,而記錄的人就會有獎勵token ,這樣一來這些人就會越來越富有,貧富差距就會越來越大。持有token少的人幾乎都沒有話語權了。權利掌握在少數人手中,這有違區塊鏈去中心化理念。
3、區塊鏈目前用到哪些共識機制?它們各自的優缺點和適用范圍是什么_百度知 ...
目前主要有四大類共識機制:Pow、Pos、DPos、Pool1、Pow工作量證明,就是大家熟悉的挖礦,通過與或運算,計算出一個滿足規則的隨機數,即獲得本次記賬權,發出本輪需要記錄的數據,全網其它節點驗證后一起存儲;
優點:完全去中心化,節點自由進出;
缺點:目前bitcoin已經吸引全球大部分的算力,其它再用Pow共識機制的區塊鏈應用很難獲得相同的算力來保障自身的安全;挖礦造成大量的資源浪費;共識達成的周期較長,不適合商業應用
2、Pos權益證明,Pow的一種升級共識機制;根據每個節點所占代幣的比例和時間;等比例的降低挖礦難度,從而加快找隨機數的速度。
優點:在一定程度上縮短了共識達成的時間
缺點:還是需要挖礦,本質上沒有解決商業應用的痛點
3、DPos股份授權證明機制,類似于董事會投票,持幣者投出一定數量的節點,代理他們進行驗證和記賬。
優點:大幅縮小參與驗證和記賬節點的數量,可以達到秒級的共識驗證
缺點:整個共識機制還是依賴于代幣,很多商業應用是不需要代幣存在的
4、Pool驗證池,基于傳統的分布式一致性技術,加上數據驗證機制;是目前行業鏈大范圍在使用的共識機制
優點:不需要代幣也可以工作,在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基礎上,實現秒級共識驗證;
缺點:去中心化程度不如bictoin;更適合多方參與的多中心商業模式
在使用共識機制,保證數據一致性時的巨大優勢(共識機制則是Ripple首先提出的,數據正確性優先的網絡交易同步機制,在共識網絡中,無論軟件代碼怎么變動,無法取得共識就無法進入網絡,更不要提分叉了)。
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PS:稍微自黑下,雖然共識機制絕對能確保任何時候都不會產生硬分叉。但是,這種機制的缺點也比較明顯,那就是要取得與其他節點的共識,明顯要比當前Bitcoin網絡漫長的多。極端情況下,在Ripple共識機制網絡中掉線的后果也是很恐怖的。
有可能你家停電一天,第二天整個系統就再也無法與其它Rippled節點取得共識了(共識機制事實上需要超過80%的節點承認了你的數據,你的提交才會被其它節點接受,否則就會被排它的拒絕連接),甚至只能清空自己全部500多GB數據重新同步才能連上其它Ripple節點。
所以目前來說,現有的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節點托管在亞馬遜云數據中心,長時間無響應是可以高額索賠的,而且那種地方除了大型災害幾乎不會斷),這也是RL一直想改進的方面之一。
目前區塊鏈的共識機制大致可以分為三類:pow,pos,dpos,pow即Proof of Work,工作量證明機制,在POW機制下為了獲取記賬權和激勵,礦工必須通過一定量的工作量進行數學運算,誰最快最準計算出了答案,就獲取到了記賬權和獎勵,這是以時間、資源為擔保,確保記賬工作的真實和有效性,POW是一種按勞分配的模式,算力越高、挖礦時間越長,獲得的數字貨幣就越多了,比較典型的就是btc,btm,pos,Proof of Stake,權益證明機制,POS也稱股權證明機制,是通過持幣產生利息,從而對于驗證人以及節點進行獎勵,這里我們大家首先要了解一個概念,就是幣齡.幣齡等于幣的數量乘以幣持有的天數,因而你持有的幣數量越多,持有天數越長,你獲到的記賬權和激勵的概率就會越大啦!當你獲得激勵之后,你的持幣天數就會清零,幣齡也回被清空這樣周而復始,比較有代表性的是量子鏈,關于dpos是什么,以及這些主要共識機制的利弊是什么,字太多了,可以看看這個視頻,里面講的比較清楚:喵懂區塊鏈11期 | 不了解共識機制,何以談區塊鏈?
4、POW、POS共識機制的優缺點是什么啊?哪位大神科普下
隨著區塊鏈技術的發展和演變,包含了:POW、POS、DPOS、Pool驗證池、DBFT、POC、POR等共識算法機制。今天,貝數區塊鏈就和大家一起聊聊POW、POS、DPOS幾個主流共識機制的相關知識。關注貝數區塊鏈、從小白變大神!
POW:Proof of Work,工作證明。比特幣在Block的生成過程中使用了此機制,找到合理的Block Hash需要經過大要得量嘗試計算,計算時間取決于機器的哈希運算速度。POS:Proof of Stake,股權證明。簡單來說,就是一個根據你持有貨幣的量和時間,給你發利息的一個制度,在POS模式下,持幣有利息。DSC(動態權益)共識算法:公鏈項目Penta的獨創。分三層:第一層進行代表選舉,第二層通過三列籌錢算法挑選議員和觀察員組成若干共識組,第三層從候選區塊中通過散列抽簽算法選取正式塊。 知乎里面看看,回答的一大堆。 小白問題5、區塊鏈共識機制之POS和DPOS
工作量證明算法作為區塊鏈第一個也是目前經受住足夠實踐檢驗的一個共識機制,解決的是分布式系統交易信息一致性的問題,在一個去中心化的網絡中構建了彼此不信任節點的信任機制,也是比特幣成功應用的關鍵技術環節。
經過幾年的實際運轉,這一算法的弊端也顯露出來,比特幣網絡每秒完成600萬億次SHA256運算,消耗了大量的電力資源,而最終這些計算沒有任何實際或科學價值。這些運算存在的唯一目的是用來解決工作量證明問題,另外一個現實的威脅便是算力集中,工作量證明本質上是利用窮舉法找出符合規定條件的哈希值的過程,算力越強,獲得記賬權(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,后來是利用FPGA礦機的人,再后來是利用ASIC專用芯片挖礦的人,現在就是不斷制造出更好的ASIC的人,另外還有“礦工”節點聯合起來組成礦池,如Ghash,Ghash 2014年曾經發表聲明,將在今后確保不超過40%的全網算力,這類自律聲明是對比特幣去信任機制的莫大諷刺。
比特幣自誕生以來,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機制,如具有代表性的權益證明POS、委托權益證明DPOS、拜占庭容錯機制(BFT)及實用拜占庭容錯機制(PBFT)等,下面將主要介紹POS和DPOS,BFT和PBFT留待下一篇。
權益證明POS
POS是一類共識算法,或者說是一類共識算法的設計思想,而不是一個,最早采用POS的是Peercoin。Peercoin是2012年8月,一個化名Sunny King的極客推出的一類加密貨幣,采用工作量證明機制+權益證明機制,首次將權益證明機制引入了加密貨幣。Peercoin引入了“幣齡”的概念,每個幣每天產生1幣齡,比如你持有100個幣,總共持有了30天,那么,此時你的幣齡就為3000。當一個新的區塊產生時,其他想獲得記賬權的節點同比特幣也需要計算哈希值,得出滿足條件哈希值的難易與難度值有關,這個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,同時你的幣齡被清空,記賬后系統會給予你相應“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個幣。
可以看出,在POS機制下,持有幣越多,越容易獲得記賬權,接近于贏家通吃的感覺,但持有的幣越多,越接近于一個誠實的節點,因為破壞整個網絡帶來的損失也越大。Peercoin的POS機制有一個漏洞,對于不持有幣的人而言,他們本來就沒什么收益,所以一些惡意攻擊對于他們則是無損失的,這就是Nothing-at-stake attack(無利益攻擊)。后續的比較成功的POS都引入了對付這種攻擊的機制。
以太坊系統的目標是在今年引入權益證明,即Casper。在權益證明共識機制之下,用戶將能夠在以太坊網絡擁有“幣權”。用戶如果誠實行事并確認了合法交易,將獲得與其股權成比的利息;如果惡意行事并試圖網絡中作弊,就會失去其權益。
委托權益證明DPOS
委托權益證明DPOS是POS的變種,運用DPOS的典型如比特股等,其基本原理在于全網投票選出101個節點代行記賬權限,這些代表節點的權限完全一致。代表節點輪流記賬,可以選擇創造區塊或不創造區塊。但他們無法改變交易的詳情,惡意或者遲到的代表節點的行為也會被公之于眾,那么網絡可能將他們簡單快速地投票驅逐出去。被驅逐出去的代表節點將會失去他們記賬權限,以及對應的收入。
DPOS作為是一種弱中心化的共識機制,保留了一些中心化系統的關鍵優勢,如交易速度等(每個塊的時間為10秒,一筆交易在得到6-10個確認后大概1分鐘,一個完整的101個塊的周期大概僅僅需要16分鐘),但每個持幣者都有能力決定哪些節點可以被信任,并且事實上,代表節點會主動降低自己的收入來贏得更多投票,剩下的收入會作為股息,支付給所有的比特股持有人。DPOS有點類似于代議制民主及股份公司董事會制度,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決定代表節點—或者說礦工的身份。
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