紀(jì)元控股張銘博士分享區(qū)塊鏈中的POW、POS、DPOS共識(shí)算法及其優(yōu)缺點(diǎn)

紀(jì)元區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈中最核心的就是“共識(shí)”。共識(shí)就是大家都認(rèn)可某個(gè)規(guī)則，某個(gè)價(jià)值觀。

區(qū)塊鏈中的共識(shí)是需要在整個(gè)生態(tài)都認(rèn)可的，所有的角色不論是生產(chǎn)者、消費(fèi)者、礦工等都遵循的一個(gè)獎(jiǎng)懲機(jī)制。那么共識(shí)有了，接下來(lái)就是要說(shuō)明“共識(shí)算法”，共識(shí)算法是決定了貢獻(xiàn)者的獎(jiǎng)勵(lì)與權(quán)益。常見(jiàn)的共識(shí)算法有：POW、POS、DPOS.

1.POW：proof of work(工作量證明)。比特幣在Block的生成過(guò)程中使用了POW機(jī)制，一個(gè)符合要求的Block Hash由N個(gè)前導(dǎo)零構(gòu)成，零的個(gè)數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。要得到合理的Block Hash需要經(jīng)過(guò)大量嘗試計(jì)算，計(jì)算時(shí)間取決于機(jī)器的哈希運(yùn)算速度。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)提供出一個(gè)合理的Block Hash值，說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)確實(shí)經(jīng)過(guò)了大量的嘗試計(jì)算，當(dāng)然，并不能得出計(jì)算次數(shù)的絕對(duì)值，因?yàn)閷ふ液侠韍ash是一個(gè)概率事件。當(dāng)節(jié)點(diǎn)擁有占全網(wǎng)n%的算力時(shí)，該節(jié)點(diǎn)即有n/100的概率找到Block Hash。POW是最早的共識(shí)機(jī)制，也是比特幣為代表的共識(shí)算法。POW是通過(guò)一定的工作量，來(lái)獲得相對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。用工作量來(lái)證明自己對(duì)社區(qū)的貢獻(xiàn)，從而得到獎(jiǎng)勵(lì)，簡(jiǎn)單理解就是“多勞多得”。換句話說(shuō)，如果你的算力越高，那么你獲得的挖礦時(shí)間就會(huì)相對(duì)縮短，并且獲得代幣的獎(jiǎng)勵(lì)幾率也就更大。一開(kāi)始大家用普通筆記本電腦就可以挖礦了，后面有人為了搶獎(jiǎng)勵(lì)于是用更快的電腦來(lái)挖礦，隨著比特幣價(jià)格往上漲，大家爭(zhēng)相升級(jí)設(shè)備去挖礦。短短時(shí)間經(jīng)歷了從一開(kāi)始的PC、顯卡、礦機(jī)、集群再到礦池挖礦。所謂的：“礦池”就是有一個(gè)大的基地，里面放置了大量礦機(jī)在挖礦，挖到的礦再經(jīng)過(guò)體系內(nèi)進(jìn)行分配，一般是誰(shuí)出的資源多，誰(shuí)占多點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：其算法采用了目前行業(yè)內(nèi)大家普遍認(rèn)可的尋找隨機(jī)數(shù)，比較簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)就是安全性非常的高，因?yàn)榉稿e(cuò)的成本很高，所以也就導(dǎo)致了比特幣安全運(yùn)行十年依然沒(méi)有出現(xiàn)任何大的系統(tǒng)隱患。

缺點(diǎn)：因?yàn)榈V機(jī)設(shè)備需要耗費(fèi)了大量的電力和水力，處理效率比較低?，F(xiàn)在有礦池的出現(xiàn)，算力集中在個(gè)別幾家，那也就可能他們的算力超過(guò)全網(wǎng)的51%，就有做壞事的條件了，比如強(qiáng)行分叉一條新的鏈。隨著大礦池的出現(xiàn)，也就越來(lái)越中心化。違背了區(qū)塊鏈的初衷。（BTC.COM，Antpool，ViaBTC前三大礦池，已經(jīng)占到了全網(wǎng)52.4%的算力水平。）

2.POS：proof of stake（權(quán)益證明）。因?yàn)镻OW的越來(lái)越中心化，大家就開(kāi)始心懷忌憚，于是虛擬貨幣愛(ài)好者開(kāi)始研究另一種共識(shí)機(jī)制POS。POS也稱股權(quán)證明，是通過(guò)持幣而產(chǎn)生利息，并且對(duì)于驗(yàn)證人和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。對(duì)于獲得的獎(jiǎng)勵(lì)，不是通過(guò)算力挖礦，而是通過(guò)持幣而產(chǎn)生利息。判斷標(biāo)準(zhǔn)是幣齡，幣齡=幣量x持有天數(shù)。這是根據(jù)你持有貨幣的量和時(shí)間，給你發(fā)利息的一個(gè)制度。當(dāng)你獲得了利息以后，你的所有幣齡將被清空，你的持幣時(shí)間將從0重新算起。這個(gè)機(jī)制很像你在銀行存錢，銀行會(huì)根據(jù)你的數(shù)字貨幣資產(chǎn)情況來(lái)告訴你到底適合哪一種，并且根據(jù)你資本的大小支付給你相對(duì)應(yīng)的利息。

優(yōu)點(diǎn)：礦工不需要去拼算力，而且也不會(huì)浪費(fèi)太多的算力，這樣間接性的就會(huì)縮短達(dá)成共識(shí)的時(shí)間。性能上會(huì)比POW要來(lái)的高。

缺點(diǎn)：擁有代幣的大戶可以坐享其成，而且所有參與者可以持幣拿利息。賣幣的人也會(huì)少了，大家想著存著幣拿利息，也不利于流動(dòng)性。還有一個(gè)間接的危險(xiǎn)，就是會(huì)吸引黑客攻擊大量幣的錢包。

3.DPOS:delegated proof of stake（委托權(quán)益證明）。最近很火熱的幣叫“EOS”，想必大家都有所耳聞，EOS的共識(shí)算法就是用DPOS委托權(quán)益證明。DPOS與POS其實(shí)差別不大，只是DPOS 選擇了一些節(jié)點(diǎn)代表來(lái)參與以后的交易驗(yàn)證和記賬。我們可以把它想象成是“人民代表大會(huì)”，社區(qū)選擇少數(shù)可以代表的人，這些人代表整個(gè)社區(qū)去做投票記賬的事。EOS有21個(gè)節(jié)點(diǎn)（稱為：超級(jí)節(jié)點(diǎn)）。

優(yōu)點(diǎn)：繼承了POS的有錢且比POS更快的效率和更高的性能。

缺點(diǎn)：為了性能，對(duì)去中心化做了一個(gè)妥協(xié)。比如EOS來(lái)說(shuō)，就21個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)，那么這個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不是真正意義上的“去中心化”了，反而變成了“弱中心”或者說(shuō)“部分去中心化”。

以上三個(gè)共識(shí)算法是最常見(jiàn)的，當(dāng)然還有一些項(xiàng)目是自創(chuàng)的公式算法，如果大家有興趣可以留言或者評(píng)價(jià)，我每天做解釋說(shuō)明，有興趣了解的伙伴們可以私信我或者底下評(píng)論！