區塊鏈看似非常複雜又龐大,但最核心的就是共識。沒有共識的區塊鏈是不成立的。什麼叫共識呢?就是大家都認可某個規則,某個價值觀。
區塊鏈中的共識是需要在整個生態裡都認可的,所有的角色不論是生產者、消費者、礦工等都遵循的一個獎懲機制。
今天,我們來分析下共識機制的3大經典代表:POW、POS與DPOS。
POW機制——中本聰的烏托邦
POW(Proof of Work):工作量證明
一句話介紹:乾的越多,收的越多。
基本原理
POW是第一代共識機制,比特幣的基礎。理解起來,很簡單,就是“按勞取酬”,你付出多少工作量,就會獲得多少報酬(比特幣等加密貨幣)。在網路世界裡,這裡的勞動就是你為網路提供的計算服務(算力x時長),提供這種服務的過程就是“挖礦”。
那麼“報酬”怎麼分配呢?假如是真的礦藏,顯然在均勻分佈的前提下,人們“挖礦”所得的比重與各自提供的算力成正比,通俗一點就是,能力越強獲得越多。
POW優點
1.POW模式下,人人都可參與沒有進入門檻
假如我們用投票選舉的行為來理解共識機制的話,POW代表的就是在比特幣網路上人人都有投票的權利。當然隨著ASCI晶片的面世,意味著投票人口(算力)的迅速膨脹,原本個體手中的票(算力)會被稀釋。
2.POW模式,意味著人人權利平等
算力君還是按照投票選舉的機制來理解。在pow模式下,每一個單位算力(投票)的機會(權重)都是相等的。在雜湊碰撞法則下,每一次碰撞的概率都是一樣的,保證了機會的均等性。
3.POW模式下,意味著少數服從多數的意志
pow遵循的是最長鏈原則,當出現分叉時,根據全體參與者(算力)的選擇,主網會預設人數最多的一邊作為主鏈而摒棄其他的分叉區塊。這就是意味著在比特幣的主網上面,少數人永遠服從於多數人的共識。
中本聰選擇pow共識意圖是:透過程式碼搭建一套人人參與、權利均等、少數服從多數的制度,真正意義上實現他對於烏托邦社會的最高追求。
POW缺點
1. POW機制成本驚人,消耗巨大。
以太坊創始人V神曾一言道破POW機制最大的弊端就是成本太高,對於能源的消耗太大,比特幣每年動則要消耗掉數十億美元的機器及能源成本,才能保證其安全運轉。這是因為比特幣的頭部效應凝聚了整個行業最多的共識,此外沒有任何一個專案禁得起這樣的消耗。
2. pow機制在運營過程中算力會自然趨於集中,有中心化的嫌疑。
BCH的全網算力一直不低,因為其背靠著礦機大廠。但是社羣一直質疑其算力集中,變成某個利益小團體的私有領地。就連比特幣的poW機制算力也在不斷集中,目前大礦場,礦池的算力佔全網算力遠遠超過一半,存在算力被操控的風險。
3. pow天然受到區塊鏈不可能三角的限制,效率成為其最大的制約。
Pow的程序是直線性,要求全網算力先確認完A區塊鏈才能進行B區塊的工作,無法多執行緒同時處理鏈上資料,在確保足夠安全性及去中心化的情況下犧牲了效率的特性。
目前比特幣每十分鐘才能出一個塊,每天鏈上有幾萬筆交易排隊等待著被確認,在效率上遠遠無法滿足為一種貨幣的在交易中的實時性。
其在去年曾經被駭客成功發動“雙花攻擊”,pow共識在其身上被徹底打破,也使人們對pow共識的安全性第一次產生懷疑。
以太坊(ETH)目前也是處於pow共識的狀態,但是在其開發之初就規劃了共識轉變的路徑,慢慢由pow-pow與pos共存-完全的pos的轉變,以太坊將共識轉變的過程分為Frontier(前沿)、Homestead(家園)、Metropolis(大都會)、Serenity(寧靜)等四大階段,處於從家園向寧靜轉變的過程。
POS機制—以太坊的救贖
POS(proof of stake):權益證明
一句話介紹:持幣就是挖礦,持有越多,獲得越多。
基礎原理
POS的原理類似於現實世界中的股份制,擁有股份越多,話語權就越強,獲得記賬機會的概率就越大。其安全性來自於抵押經濟的價值,理論上 Staking 的數量越高收益越高。
POS優點
1.在一定程度上縮短了共識達成的時間。
2.不再需要大量消耗能源挖礦。
3.POS效率比POW高
POS缺點
1.需要挖礦,本質上沒有解決商業應用的痛點。
2.所有的確認都只是一個概率上的表達,而不是一個確定性的事情,理論上有可能存在其他攻擊影響。
例如,以太坊的DAO攻擊事件造成以太坊硬分叉,而ETC由此事件出現,事實上證明了此次硬分叉的失敗。
3.極端的情況下會帶來中心化的結果。
POS機制由股東自己保證安全,工作原理是利益捆綁。在這個模式下,不持有POS的人無法對 POS構成威脅。POS的安全取決於持有者,和其他任何因素無關。在POS機制裡,擁有幣和幣齡越高的節點擁有著越高產生新區塊的權力。簡單來說,就是你擁有越多的幣,並且你擁有的幣的幣齡越久,就有可能獲得記賬權的概率越大。
POS雖然解決了POW的能耗的問題,但全節點確認會讓區塊確認的效率提不起來,且時間越長,也越容易產生馬太效應,即持有幣越多的人會獲得更多的幣獎勵,從而加大貧富差距,最終產生超過50%的中心化節點,被動演化為非預期的中心化的結果。
DPOS—衍生EOS超級節點
DPOS(Delegated Proof of Stake): 代理權益證明
一句話介紹:DPOS是POS的升級版,他們的原理相同,只是多了一些“人大代表”。
工作原理:
EOS想必大家都有所耳聞,EOS的共識機制就是用DPOS委託權益證明。DPOS與POS其實差別不大,只是DPOS選擇了一些節點代表來參與以後的交易驗證和記賬。我們可以把它想象成是“人民代表大會”,社羣選擇少數可以代表的人,這些人代表整個社羣去做投票記賬的事。
DPOS優點
1.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。
2.更加去中心化
3.擁有更高的處理效率
DPOS缺點
1.整個共識機制還是依賴於token,很多商業應用是不需要token存在的。
2.去中心化程度不如POW。代理記賬節點選舉過程中存在巨大的人為操作空間。
比如EOS來說,就21個超級節點,那麼這個區塊鏈網路已經不是真正意義上的“去中心化”了,反而變成了“弱中心”或者說“部分去中心化”。
共識機制的發展看似是一種有規則的計算機編碼,但實際上它也代表了一種新的數字世界的經濟秩序,隨著區塊鏈技術正在接入各行各業,相信共識機制在未來還會有更多更有創造性的迭代。