pos是屬于什么共識機制
1、區(qū)塊鏈目前用到哪些共識機制?它們各自的優(yōu)缺點和適用范圍是什么
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(guī)則的隨機數,即獲得本次記賬權,發(fā)出本輪需要記錄的數據,全網其它節(jié)點驗證后一起存儲;
優(yōu)點:完全去中心化,節(jié)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(qū)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(yè)應用
2、Pos權益證明,Pow的一種升級共識機制;根據每個節(jié)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(yōu)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(yè)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(jié)點,代理他們進行驗證和記賬。
優(yōu)點:大幅縮小參與驗證和記賬節(jié)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(yè)應用是不需要代幣存在的
4、Pool驗證池,基于傳統(tǒng)的分布式一致性技術,加上數據驗證機制;是目前行業(yè)鏈大范圍在使用的共識機制
優(yōu)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(yè)模式
在使用共識機制,保證數據一致性時的巨大優(yōu)勢(共識機制則是Ripple首先提出的,數據正確性優(yōu)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(jié)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(tǒng)就再也無法與其它Rippled節(jié)點取得共識了(共識機制事實上需要超過80%的節(jié)點承認了你的數據,你的提交才會被其它節(jié)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(jié)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(jié)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(qū)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(jié)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(qū)塊鏈11期 | 不了解共識機制,何以談區(qū)塊鏈?
2、區(qū)塊鏈共識機制?
PoW:工作量證明 (Proof of Work,簡稱 PoW ) ,簡單的解釋就是一份證明,用來確認你做過一定量的工作。因為監(jiān)測工作的整個過程通常是極為低效的,而通過對工作的結果進行認證來證明完成了相應的工作量,則是一種非常高效的方式。比如現實生活中的畢業(yè)證、駕駛證等等,都是通過檢驗結果的方式所取得的證明。這就是說,你獲得多少幣,取決于你對挖礦貢獻的有效工作。簡單的理解,你電腦性能越好,你獲得的收益就會越多,這就是根據你的工作量來執(zhí)行幣的分配。大部分的數字貨幣,比如比特幣、萊特幣等等,都是基于 PoW 模式的虛擬貨幣(算力越高、挖礦時間越長,你獲得的幣就越多)。PoS:PoS 是一種在公鏈中的共識算法,可作為 PoW 算法的一種替換。PoW是保證比特幣、當前以太坊和許多其它區(qū)塊鏈安全的一種機制,但是 PoW 算法在挖礦過程中因破壞環(huán)境和浪費電力而受到指責。PoS 試圖通過以一種不同的機制取代挖礦的概念,從而解決這些問題。
PoS 機制可以被描述成一種虛擬挖礦。PoS 主要依賴于區(qū)塊鏈自身里的代幣。在PoW 中,一個用戶可能拿 1000 美元來買計算機,加入網絡來挖礦產生新區(qū)塊,從而得到獎勵。而在 PoS 中,用戶可以拿 1000 美元購買等價值的代幣,把這些代幣當作押金放入 PoS 機制中,這樣用戶就有機會產生新塊而得到獎勵。在 PoW 中,如果用戶花費 2000 美元購買硬件設備,當然會獲得兩倍算力來挖礦,從而獲得兩倍獎勵。同樣,在 PoS 機制中投入兩倍的代幣作為押金,就有兩倍大的機會獲得產生新區(qū)塊的權利。
3、區(qū)塊鏈共識機制之POS和DPOS
工作量證明算法作為區(qū)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(tǒng)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(jié)點的信任機制,也是比特幣成功應用的關鍵技術環(huán)節(jié)。
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(guī)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(jié)點聯(lián)合起來組成礦池,如Ghash,Ghash 2014年曾經發(fā)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(qū)塊產生時,其他想獲得記賬權的節(jié)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(tǒng)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(jié)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(xù)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(tǒng)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(jié)點代行記賬權限,這些代表節(jié)點的權限完全一致。代表節(jié)點輪流記賬,可以選擇創(chuàng)造區(qū)塊或不創(chuàng)造區(qū)塊。但他們無法改變交易的詳情,惡意或者遲到的代表節(jié)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(jié)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(tǒng)的關鍵優(yōu)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(jié)點可以被信任,并且事實上,代表節(jié)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(jié)點—或者說礦工的身份。
4、NULS的POC共識與POS和DPOS共識機制有和區(qū)別?
POC:(Proof-Of-Credit)信用共識機制,由NULS團隊首創(chuàng)并運用,共識機制為:節(jié)點信用達標的情況下,鎖定一定保證金即可加入共識,共識節(jié)點重新排序后每輪輪流出塊,退出共識時保證金解鎖。NULS的POC分為委托共識和節(jié)點共識,委托共識抵押2000NULS,節(jié)點共識抵押20000NULS。節(jié)點建立者維護節(jié)點,收取委托共識的部分傭金,共同維護NULS主網節(jié)點健康運行。POC共識機制綜合了POW/POS/DPOS的優(yōu)勢特點,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做到了更好的協(xié)調。
1、去中心化:在POC共識機制的中,沒有節(jié)點數量的硬性限制,節(jié)點的數量是動態(tài)的,任何滿足條件的都可以加入節(jié)點,這里每一個出塊節(jié)點都類似POW中的礦池,通過持有權益的方式來加入這個礦池中共識。在POW中礦池根據算力來獲得記賬權益,在POC中,所有的礦池獲得記賬權的機會是隨機對等的,這使得POC共識機制的節(jié)點分布相對更去中心化。
2、效率:影響區(qū)塊鏈網絡效率的兩個關鍵因素是節(jié)點分布廣泛的程度和提供節(jié)點的硬件網絡資源。在協(xié)調這兩個參數中,POC共識機制引入了信用系數機制,直接會影響到節(jié)點的穩(wěn)定,所以每一個節(jié)點以及參與到這個節(jié)點的委托人都會做出對網絡最有利的選擇,保證節(jié)點能高效穩(wěn)定的提供服務,另外通過權益的方式來加入節(jié)點共識,使得節(jié)點的數量會在一定的區(qū)間內浮動,可以通過更改激勵參數來調節(jié),參數一定的情況下市場會進行自動的調節(jié)。在這些節(jié)點中,融入了DPOS的隨機排序后出塊原則,保證了網絡的的安全和高效,可提供較高的TPS承載能力。
3、一致性:在POC共識機制中,全員皆可以參與共識,節(jié)點只能向參與者收取一定的手續(xù)費,所有的人參與共識的機會是均等的,獲得的激勵根據權益和節(jié)點信用系數來決定的。節(jié)點和所有的參與者都會為了提供穩(wěn)定的節(jié)點服務達成共識。
5、兩種共識機制對比(PoW vs PoS)
區(qū)塊鏈中最核心的架構就是共識機制,可以說是區(qū)塊鏈的驅動引擎,發(fā)展這么多年,目前主流比較明確經得住考驗的就只剩下PoW(Proof of Work)與PoS(Proof of Stake)兩種機制。簡單概述下,PoW系統(tǒng)的特點是通過消耗大量算力來計算特定算法的解(典型如哈希),第一個算出結果的有權生成區(qū)塊,同時也會得到coin作為獎勵(這也是coin的生產與分發(fā)過程,形象地稱為Mining),采用PoW的典型區(qū)塊鏈有Bitcoin和Ethereum,目前PoW也是運行時間最長,被公認為是最可靠安全的共識機制; 其本質是通過消耗大量算力來實現系統(tǒng)內的逆熵過程,保證系統(tǒng)的長期安全與穩(wěn)定 。但PoW被廣為詬病的也是其消耗太多的能源資源,這方面PoS就被認為是更為綠色的解決方案,顧名思義PoS是通過質押系統(tǒng)中的資產即coin來成為一個質押者(staker),這樣就有權產出區(qū)塊,質押份額越多,獲得產出區(qū)塊權的概率就越高,也代表著獎勵越多。
在分布式系統(tǒng)中有一個 CAP 定理,是指一個分布式系統(tǒng)中存在著三元悖論,即不可能同時滿足這三個特性:一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容錯性 (Partition tolerance),而只能滿足其中兩個。區(qū)塊鏈作為一種分布式網絡,這個定理也逐漸演變成了區(qū)塊鏈的三元悖論,即 安全性(Security) 、 去中心化(Decentralization) 和 可擴展性 (Scalability) ,也是同時只能滿足兩個特性。
整體上看PoW系統(tǒng)更注重的是 安全性(Security) 與 去中心化(Decentralization) ,放棄 可擴展性 (Scalability) ,這也是Bitcoin網絡的吞吐量非常慢的原因。而PoS系統(tǒng)更關注的是 可擴展性 (Scalability) 與 去中心化(Decentralization) ,但就PoS能否真的 實現 去中心化(Decentralization) ,我是比較持懷疑態(tài)度的。從保守主義與系統(tǒng)的更長期穩(wěn)定的角度出發(fā),我個人是堅定地站在PoW這邊的,可能跟自身保守的性格有關,并不是特別看好PoS作為基礎層能比較穩(wěn)定。特別是像這次 5月份的Luna事件 ,事件大概的過程是Luna鏈上的算法穩(wěn)定幣UST缺乏價值支撐最終脫錨,其核心問題在于UST的錨定設計試圖用一個PoS股權系統(tǒng)去支撐其錨定美元,而且還超發(fā)了太多UST,再加上UST與Luna的兌換設計缺陷最終導致Luna自身的死亡螺旋。但這個事件更大的意義應該是敲響了一個警鐘,PoS機制在面對空頭資本砸盤時真的還能維持穩(wěn)定、維持所謂的去中心化嗎?可能到時節(jié)點數量萎縮的速度會很快,逐漸趨于中心化。
所有系統(tǒng)設計都需要根據自身定位來折中,以下從價值錨定的角度,簡單分析下為什么長期來看PoW會更有優(yōu)勢。
在PoW系統(tǒng)中三股主要的參與者分別是研發(fā)人員,投資者(或者叫用戶)與Miner,這三者的相互制衡,使得這個系統(tǒng)達到一個穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。而PoS系統(tǒng)中,將Miner這個重要的制衡力量移除了,投資者和Miner變成了同一群體 質押者(stakers) ,因此該群體濫用權力的行為會變得相對不受限制,并且該鏈隨后的發(fā)展方向也可能會更加不平衡,更容易傾向有利于 質押者(stakers) 群體的方向。
PoW系統(tǒng)很好的闡述了什么是被普遍認可的價值,抽象上來看就是高代價的稀缺性 ,高代價與稀缺性兩者缺一不可。PoS最多只能實現其中一個稀缺性。
Miner為了在鏈上生產區(qū)塊賺取coin,不僅需要持續(xù)支付高額電力成本,還必須不斷投入研發(fā)、升級硬件、優(yōu)化基礎設施和運營規(guī)模來保持其競爭力。最終結果是,能夠長期持續(xù)盈利的Miner并不會是一個一層不變的群體,而是總在競爭中淘汰掉效率太低的Miner,使高效率的Miner能存活下來。這也更有利于 去中心化(Decentralization) ,因為不斷變化的Miner群體意味著沒有一個Miner可以在相當長的時間內保持網絡的大部分算力,除非他們通過嚴酷的競爭考驗,不斷優(yōu)化自身來提供更多的算力。
而PoS系統(tǒng)中的質押者實際上并多少真正的風險投入,也沒有優(yōu)勝劣汰的嚴酷競爭機制,他們只需要簡單地運行一個staker節(jié)點就可以躺著賺利息,本質上只是將自己在銀行系統(tǒng)里的錢簡單的轉化為鏈上資本,就可以坐地收割后進入這個系統(tǒng)的新人。這種行為并沒有太多難度,只是簡單地賺取“無風險”利息,他們并沒有將資本轉化為任何形式的需要面臨風險考驗的投資。
而且當發(fā)生硬分叉時,PoW的Miner選擇支持哪條鏈時會更為謹慎,因為他們需要投入高昂的電力成本來為他們的選擇背書,一旦選錯了將損失所有投入成本。PoS系統(tǒng)如果發(fā)生硬分叉,質押的coin作為系統(tǒng)內部狀態(tài)的一部分,硬分叉后質押者將在兩條不同鏈上都擁有相同數量的資產,由于沒有什么沉默成本,導致質押者更愿意兩邊都支持,從而使硬分叉更容易且更頻繁地出現,這被稱為 nothing at stake 問題。
PoW是真正能做到無準入限制的(Permissionless),就是說已經在這個系統(tǒng)中的老人無法限制新人加入,只要你有能力提供算力,就能直接接入網絡中產出coin。而PoS系統(tǒng)中,新人要進入,都不得不先從老人手中買coin。
而且PoW中Miner為了支付各種高昂成本(電力,設備,基礎設施等),產出coin后也不得不賣出一些以彌補成本,這同時也是一種把coin分發(fā)給更多人的過程; 特別是在熊市,Miner為了維持開銷也不得不低價賤賣coin,這樣新人才有機會以相對低的成本獲得籌碼入場,這才是一個健康的生態(tài)擴張過程 。而PoS中由于質押者并沒有什么運行成本,也不需要面對太多競爭,質押者出塊得到coin后不需要急著賣出,更容易哄抬價格,其實會變相激勵場內老人剝削新入場者,不給后來人更多機會;整個系統(tǒng)會趨向于更封閉,逐漸演變成一個有限游戲,長期運行下去只會越來越中心化;系統(tǒng)中財富越來越集中,富者更富,窮者更窮,從而更不可能實現 去中心化(Decentralization) 。
由于PoW系統(tǒng)中是以提供工作量的方式產出區(qū)塊的,隨著時間的推移這些工作量都會被累積起來并使鏈不斷向前延伸,這也是為什么叫區(qū)塊鏈;這些累積的工作量也給攻擊者造成了巨大障礙,如果想要反轉整條鏈,不僅需要非常高的算力,還需要相當長的時間,這也為應對攻擊提供了足夠長的時間緩沖。
而PoS系統(tǒng)其實只是維護一個分布式賬本, 并沒有工作量累積的概念,一旦攻擊成功,要反轉整條鏈就是相當容易的,幾分鐘就可以搞定。
嚴格來說由PoW算力支撐的BTC不應歸為高科技類,由于它整個系統(tǒng)架構更保守更穩(wěn)定,提供的更多的是一種 物化價值(objective costliness) ,更能作為價值之錨,所以數字黃金這個稱號很貼切。而像ETH(目前還是PoW,2.0升級后為PoS)這些更接近科技類創(chuàng)新平臺,PoS本質上更像是一種股權系統(tǒng),其實PoS系統(tǒng)反而是需要中心化,偏向更依靠整個社區(qū)的生命力,需要依靠核心團隊的創(chuàng)新與開拓能力往前走;而PoW則需要去中心化,更偏向穩(wěn)定與提供 物化價值(objective costliness) 。
區(qū)塊鏈作為一個價值分配系統(tǒng), 算力是它的價值之錨,如果沒有算力,就會退化為一個股權系統(tǒng) 。算力在哪,資金就會跟去哪。目前的發(fā)展趨勢也是逐漸往多層網絡的方向發(fā)展,類似TCP/IP的多層協(xié)議棧。從作為基礎層(Base Layer)的角度看,更需要的是長期穩(wěn)定與提供價值支撐,因此PoW系統(tǒng)更合適;而PoS可能更多的是可以作為Layer2以實現 可擴展性 (Scalability) ,彌補PoW基礎層的吞吐量不足,并通過錨定在PoW基礎層上來獲取算力安全性與價值支撐。
最后順帶說下最近市場行情,5,6月份以來的瀑布令很多人很恐慌,恐慌指數一度長時間停留在個位數;其實我覺得也沒必要那么恐慌,要在這個圈子長期活下去,面對這種大波動的心理預期還是要有的。想起之前紅杉資本的沈南鵬經常提到一個詞Grit,沙礫,它是礫石在千萬次打磨后留下來的細小顆粒;Grit代表了勇氣和持之以恒的一種堅持,有種經常被按地上摩擦但依然勇往直前的感覺。這個和塔勒布講的反脆弱性有異曲同工之妙,承載價值的東西就應該具有這種品質,PoW系統(tǒng)肯定是有反脆弱性的。
回望2017年入圈后經歷過的各種事件,其實像這樣的大波動近乎每年都有(除了2019年一年比較順利外);像2017年國內的94事件,2018年一整年的大熊市,2020的312事件,2021的519事件,再到2022今年的5,6月份市場轉熊,每次經歷大波動后,市場都會淘汰掉該淘汰的,出清掉該出清的風險,對整個行業(yè)發(fā)展也是好事。眼光還是應該放遠一點,至少看5到10年后的變化,科技發(fā)展過程中所帶來的波動和風險是不可避免的,日光之下無新鮮事,每次科技革命過程中總會夾雜著眾多的反對、質疑,還有眾多的投機、騙局;這個過程也總是通過各種暴雷、回歸,清除泡沫后價值重估,夯實了基礎后積蓄能量再次進入躍升到新的發(fā)展階段。 價值互聯(lián)網的到來是一件無法回避的事情 ,當理解和看清了這種趨勢后,規(guī)避掉各種坑和市場噪音,遠離合約杠桿和各種山寨的誘惑,握住核心資產,時間本身就會帶來回報。
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