共識(shí)機(jī)制：區(qū)塊鏈技術(shù)的根基

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原標(biāo)題：共識(shí)機(jī)制：區(qū)塊鏈技術(shù)的根基

我們驚嘆于區(qū)塊鏈新技術(shù)，而共識(shí)機(jī)制是這些革命性技術(shù)的根基，共識(shí)機(jī)制的不同導(dǎo)致不同的區(qū)塊鏈項(xiàng)目的形態(tài)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)使身處不同地域的成千上萬(wàn)的人置于同一空間中，那他們?nèi)绾卧诓桓鷦e人接觸的情況下還能達(dá)成一致呢？

Chapter－1：什么是共識(shí)機(jī)制？

技術(shù)定義是：共識(shí)機(jī)制是一個(gè)群體決策的流程，群體中的個(gè)體會(huì)執(zhí)行和支持對(duì)群體其他個(gè)人最好的決定。這是一個(gè)個(gè)體需要支持大多數(shù)人決定的解決方式，不管他們意愿如何。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，這僅僅是一個(gè)群體決策的方式，舉例說(shuō)明，10個(gè)人的小團(tuán)體，要決策出對(duì)他們所有人最有利的決定，每一個(gè)人都提出一個(gè)方案，但是大多數(shù)人只會(huì)支持那個(gè)對(duì)他們最有利的方案，而其他人只能服從這個(gè)決定，不管個(gè)人意愿如何。

共識(shí)機(jī)制不僅僅是同意大多數(shù)同意的決定，同時(shí)需要同意那個(gè)對(duì)所有人都最有利的方案，因此，它是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)共贏(yíng)的決定。區(qū)塊鏈共識(shí)模型是在網(wǎng)絡(luò)世界中創(chuàng)造平等和公平，用于達(dá)成共識(shí)的共識(shí)系統(tǒng)叫做共識(shí)理論。

區(qū)塊鏈共識(shí)模型包括以下內(nèi)容：

達(dá)成一致：機(jī)制將收集群體中所有一致意見(jiàn)

合作：群體中每個(gè)人都是為了更好地達(dá)成一致，從而群體利益一致

合作：個(gè)體都考慮群體，而不考慮他們個(gè)人利益

平等的權(quán)利：每一個(gè)個(gè)體參與者都有相同投票的權(quán)利，這意味著每一個(gè)人的投票都非常重要

參與：每個(gè)在網(wǎng)絡(luò)中的個(gè)體都需要參與投票，沒(méi)有人能夠逃避或者僅僅在集體中而不投票

積極性：群體中每個(gè)成員都是相同的活躍度，沒(méi)有人需要承擔(dān)群體中的更多的責(zé)任

不同的共識(shí)機(jī)制：

Chapter－2： 拜占庭容錯(cuò)問(wèn)題

拜占庭容錯(cuò)是一個(gè)特殊錯(cuò)誤事項(xiàng)的系統(tǒng)，它叫拜占庭將軍問(wèn)題。你可以在一臺(tái)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)歷這種情形，通常是共識(shí)系統(tǒng)失靈。

系統(tǒng)組件處理更加相互沖突的信息，共識(shí)系統(tǒng)只有在所有因素都正常工作的狀態(tài)下才能正常工作。因此，當(dāng)其中一個(gè)系統(tǒng)組件失靈的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)奔潰。

失靈的組件通常是由拜占庭容錯(cuò)系統(tǒng)的不一致導(dǎo)致，這也是為什么這些去中心化網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)系統(tǒng)使用感并不理想。

專(zhuān)家稱(chēng)之為“拜占庭將軍問(wèn)題”，是否仍然令人困惑？讓我用一個(gè)共識(shí)的例子來(lái)說(shuō)明。

想象有一群將軍，每個(gè)將軍都有一支他們自己的拜占庭戰(zhàn)士隊(duì)伍。他們將要攻占一座城市，因此他們需要計(jì)劃攻占的戰(zhàn)術(shù)。

你可能會(huì)認(rèn)為這是徒勞的，因?yàn)檫@個(gè)只是一個(gè)小問(wèn)題。將軍們可以通過(guò)一個(gè)信使來(lái)溝通，但是當(dāng)中一些背信棄義的將軍可能試圖破壞整個(gè)攻占計(jì)劃。

他們可以通過(guò)信使傳達(dá)一些不真實(shí)的信息，甚至信使可能是敵人派來(lái)潛伏的臥底。

信使也有可能傳達(dá)錯(cuò)誤的信息蓄意破壞整個(gè)攻占計(jì)劃。

這就是為什么需要小心謹(jǐn)慎。第一，所有將軍們必須達(dá)成了一致的攻占決定；第二，保證不會(huì)出現(xiàn)任何的叛徒，否則整個(gè)任務(wù)都會(huì)失敗。

這看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上，并不是。根據(jù)研究，平均3n＋1個(gè)將軍中就會(huì)有n個(gè)叛徒出現(xiàn)，4個(gè)將軍對(duì)付一個(gè)叛徒，這也是相當(dāng)棘手了。

Chapter－3：為什么我們需要共識(shí)機(jī)制？

拜占庭問(wèn)題主要就是為了達(dá)成一致。即使出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，節(jié)點(diǎn)們也不能達(dá)成一致，或者將達(dá)成一致的難度系數(shù)提高。

另外，共識(shí)機(jī)制并不是真的解決這類(lèi)型問(wèn)題，它們的初衷是在任何情況下都能夠達(dá)成一個(gè)特殊目標(biāo)。區(qū)塊鏈共識(shí)模型將比拜占庭更加可靠，以及容錯(cuò)性更高。

Chapter－4： 區(qū)塊鏈：去中心化網(wǎng)絡(luò)組織數(shù)據(jù)的架構(gòu)

重新看一下區(qū)塊鏈技術(shù)，獲得一個(gè)整體網(wǎng)絡(luò)的全貌 ——組織數(shù)據(jù)庫(kù)的新方式 ——可以存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中任何變化的內(nèi)容 ——所有數(shù)據(jù)都將像物質(zhì)一樣被放進(jìn)區(qū)塊中。

因此，在區(qū)塊鏈中你將不會(huì)看到任何去中心化，這是因?yàn)閰^(qū)塊鏈本身不提供去中心化的環(huán)境。這也是為什么我們需要共識(shí)機(jī)制來(lái)保證我們的系統(tǒng)是完全去中心化的。

因此，區(qū)塊鏈技術(shù)僅僅是創(chuàng)造了一個(gè)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，并不會(huì)執(zhí)行去中心化的流程。這就是為什么區(qū)塊鏈技術(shù)被稱(chēng)為去中心化網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)而已。

Chapter－5：共識(shí)機(jī)制：網(wǎng)絡(luò)的靈魂

這個(gè)方式相當(dāng)簡(jiǎn)潔。區(qū)塊鏈共識(shí)模型僅僅是達(dá)成一致的方式，然而任何去中心化系統(tǒng)都離不開(kāi)共識(shí)機(jī)制。

節(jié)點(diǎn)是否相互信任也不重要，網(wǎng)絡(luò)會(huì)遵循一定的原則去達(dá)成集體的一致。因此，你需要了解所有類(lèi)型的共識(shí)機(jī)制。

目前為止我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有某一種共識(shí)機(jī)制存在所有區(qū)塊鏈技術(shù)項(xiàng)目中的。我們來(lái)看一下不同的共識(shí)機(jī)制。

Chapter－6：不同類(lèi)型的共識(shí)機(jī)制

所有共識(shí)機(jī)制列表

Proof－of－Work 工作量證明

Proof－of－Stake 權(quán)益證明

Delegated Proof－of－Stake 委托權(quán)益證明

Leased Proof－Of－Stake 租用權(quán)益證明

Proof of Elapsed Time 過(guò)去時(shí)間證明

Practical Byzantine Fault Tolerance 實(shí)用拜占庭容錯(cuò)

Simplified Byzantine Fault Tolerance 簡(jiǎn)單拜占庭容錯(cuò)

Delegated Byzantine Fault Tolerance 委托拜占庭容錯(cuò)

Directed Acyclic Graphs 有向非循環(huán)圖

Proof－of－Activity 活動(dòng)量證明

Proof－of－Importance 重要性證明

Proof－of－Capacity 容量證明

Proof－of－Burn 燃燒證明

Proof－of－Weight 重量證明

Proof of Work工作量證明

工作量證明是第一個(gè)區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制。許多區(qū)塊鏈項(xiàng)目都是用共識(shí)機(jī)制來(lái)驗(yàn)證交易以及產(chǎn)生相關(guān)區(qū)塊的。

去中心化賬本系統(tǒng)收集所有關(guān)于區(qū)塊的信息，然而需要一個(gè)對(duì)所有交易區(qū)塊作特殊貢獻(xiàn)的角色。

承擔(dān)這些任務(wù)的所有個(gè)體節(jié)點(diǎn)叫礦工，它們完成這些任務(wù)的過(guò)程叫“挖礦”。

這項(xiàng)技術(shù)背后最核心的原則是解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題以及很容易得到答案。

這個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題是什么？這些數(shù)學(xué)問(wèn)題就是，消耗大量計(jì)算機(jī)計(jì)算能力，去解決哈希函數(shù)（Hash Function），或者在不知道輸入值的情況下找到輸出值，另外一個(gè)就是整數(shù)分解（integer factorization），這也包含大量猜謎過(guò)程。

當(dāng)服務(wù)器遭受DDoS攻擊或者去解決共識(shí)系統(tǒng)難題需要消耗大量算力，這時(shí)礦工就派上用場(chǎng)。用數(shù)學(xué)等式解決整個(gè)問(wèn)題的答案就叫哈希。

然而工作量證明有很多缺陷。由于網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)得過(guò)于龐大，需要消耗大量算力，這個(gè)過(guò)程也增加了系統(tǒng)整體的敏感性。

為什么系統(tǒng)變得如此敏感？

區(qū)塊鏈共識(shí)順序依靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和信息。然而系統(tǒng)速度極慢。如果一個(gè)問(wèn)題非常復(fù)雜，將耗費(fèi)大量時(shí)間去產(chǎn)生一個(gè)區(qū)塊。

交易被延遲，然后整個(gè)工作流程將停滯。如果區(qū)塊產(chǎn)生問(wèn)題不能在一定時(shí)間內(nèi)解決，那么區(qū)塊產(chǎn)生將成為一個(gè)幻想。然而如果問(wèn)題被系統(tǒng)很容易解決了，這又可能導(dǎo)致DDoS攻擊。同時(shí)，解決方案需要被進(jìn)一步仔細(xì)檢查，因?yàn)椴皇撬泄?jié)點(diǎn)都能夠發(fā)現(xiàn)潛在的錯(cuò)誤。

如果他們能夠做到，網(wǎng)絡(luò)將失去最重要的特性——透明。

工作量證明如何應(yīng)用在一個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中？

首先，礦工解決所有猜謎問(wèn)題，然后產(chǎn)生新區(qū)塊，然后驗(yàn)證交易。無(wú)法說(shuō)明一個(gè)猜謎難題有多復(fù)雜，這取決于用戶(hù)數(shù)量最大值，當(dāng)時(shí)算力的最小值，以及網(wǎng)絡(luò)整體容量。

新區(qū)塊在哈希函數(shù)被解決之后產(chǎn)生，以及每一個(gè)新產(chǎn)生區(qū)塊都包含前一個(gè)區(qū)塊的哈希函數(shù)值。通過(guò)這種方式，網(wǎng)絡(luò)增加了保護(hù)性以及可以組織任何暴力攻擊。一旦一個(gè)礦工解決了謎題，一個(gè)新區(qū)塊將產(chǎn)生，然后交易信息被驗(yàn)證。

工作量證明共識(shí)機(jī)制實(shí)際被用于何處？

被應(yīng)用最廣泛的就是比特幣，比特幣是第一個(gè)采用這種共識(shí)機(jī)制的加密數(shù)字貨幣。區(qū)塊鏈共識(shí)模式允許根據(jù)網(wǎng)絡(luò)整體算力，動(dòng)態(tài)改變算力謎題的難度。

產(chǎn)生一個(gè)新區(qū)塊需要10分鐘。其他加密貨幣例如萊特幣，也是采用同樣的共識(shí)機(jī)制。

另外一個(gè)工作量證明的區(qū)塊鏈，以太坊，平臺(tái)上3－4個(gè)大項(xiàng)目都是采用工作量證明。然而，以太坊在逐漸過(guò)渡至權(quán)益證明。

為什么區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)先采用工作量證明？

為什么其他區(qū)塊鏈項(xiàng)目會(huì)優(yōu)先采用工作量證明？這是因?yàn)楣ぷ髁孔C明提供DDoS攻擊保護(hù)，以及降低整體權(quán)益挖礦。

工作量證明給黑客攻擊造成不小的難度，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)有大量算力以及其他要求。這就是為什么雖然黑客能攻擊區(qū)塊鏈共識(shí)模型，但需要耗費(fèi)大量時(shí)間，以及攻擊難度會(huì)使整體成本過(guò)高。

另外，沒(méi)有礦工能夠左右整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)闆Q策不是根據(jù)金錢(qián)數(shù)量，而是根據(jù)你擁有能夠創(chuàng)造新區(qū)塊的算力決定的。

工作量證明共識(shí)機(jī)制主要受到的批評(píng)？

沒(méi)有一個(gè)共識(shí)機(jī)制是完美的，工作量證明也不例外。它有許多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也帶來(lái)很多缺陷。主要被詬病以下方面：

消耗大量能源

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)包含數(shù)百萬(wàn)計(jì)的用于解決哈希問(wèn)題的定制芯片，這個(gè)過(guò)程要求大量的能源支撐。

目前，比特幣擁有每秒200億哈希算力。網(wǎng)絡(luò)中礦工使用一些特殊設(shè)計(jì)的芯片，這為網(wǎng)絡(luò)增加了一層防止僵尸網(wǎng)絡(luò)攻擊（botnet attack）的保護(hù)。工作量證明的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)層消耗大量密集型能源。算力的增加逐漸成為全球能耗的一個(gè)問(wèn)題——礦工也面臨增加大量電力成本。

解決這個(gè)問(wèn)題的最好方式是尋找便宜的能源。

礦工的中心化

由于能耗問(wèn)題，工作量證明也轉(zhuǎn)向便宜電力能源作為解決方案。然而，主要的問(wèn)題是比特幣大礦工數(shù)量的增加。在一定時(shí)間內(nèi)，大礦工會(huì)因?yàn)閾碛写罅克懔?，而嘗試對(duì)挖礦系統(tǒng)制定新規(guī)則。這樣會(huì)造成一個(gè)去中心化網(wǎng)絡(luò)中逐漸中心化。這也是工作量證明共識(shí)機(jī)制面臨的另外一個(gè)重大問(wèn)題。

什么是51％攻擊？

這是一個(gè)由可以控制大多數(shù)用戶(hù)，或者占領(lǐng)多數(shù)挖礦能力的人（或節(jié)點(diǎn)、或群體）發(fā)動(dòng)的攻擊。在這種情形下， 攻擊者有足夠的算力去控制網(wǎng)絡(luò)中的一切。

舉例，想象一個(gè)情形，當(dāng)Alice向Bob通過(guò)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一些加密貨幣，然而Alice被卷入這場(chǎng)攻擊中，而B(niǎo)ob沒(méi)有。這個(gè)轉(zhuǎn)賬交易雖然發(fā)生了，但是攻擊者通過(guò)區(qū)塊鏈的分叉，阻止了任何加密貨幣的轉(zhuǎn)賬。

另外一個(gè)情形，礦工如果加入了其中一個(gè)陣營(yíng)，他們絕對(duì)算力會(huì)繼續(xù)在這些區(qū)塊后產(chǎn)生驗(yàn)證區(qū)塊，這也是為什么更加短的區(qū)塊鏈會(huì)被拒絕驗(yàn)證。同樣，Bob也無(wú)法接收轉(zhuǎn)賬。

Proof of Stake權(quán)益證明

什么是權(quán)益證明？

權(quán)益證明的產(chǎn)生就是為了解決工作量證明的缺陷。在網(wǎng)絡(luò)中加入其它區(qū)塊之前，每一個(gè)區(qū)塊將被驗(yàn)證。鏈如果有任何一點(diǎn)的扭曲，礦工可以用持有的加密貨幣對(duì)挖礦過(guò)程進(jìn)行投票。

權(quán)益證明是一種允許每個(gè)個(gè)體，根據(jù)他們持有的加密貨幣數(shù)量，參與挖礦或者驗(yàn)證區(qū)塊的共識(shí)機(jī)制。因此，在這種情形下，你擁有的加密貨幣數(shù)量越多，意味著你的權(quán)益越大。

這是如何工作的？

這種共識(shí)機(jī)制中，少數(shù)派被優(yōu)先選擇。盡管整個(gè)流程是完全隨機(jī)的，但也不是每一個(gè)少數(shù)派都能參與投票。網(wǎng)絡(luò)中的礦工是隨機(jī)被選擇的。

如果你有一定數(shù)量的加密貨幣存儲(chǔ)在錢(qián)包中，你將有資格成為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)成為一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，如果你想要成為一個(gè)礦工，你需要抵押一定數(shù)量的加密數(shù)字貨幣，然后投票系統(tǒng)選出驗(yàn)證者，這是礦工必須將按照最少要求數(shù)量的加密貨幣抵押到一個(gè)特殊的錢(qián)包中。

整個(gè)過(guò)程很簡(jiǎn)單。新區(qū)塊將根據(jù)特殊錢(qián)包中的加密貨幣的數(shù)量比例產(chǎn)生。例如，如果你擁有10％的加密貨幣，那么你擁有10％機(jī)會(huì)挖出新區(qū)塊。許多區(qū)塊鏈項(xiàng)目采用不同的權(quán)益共識(shí)機(jī)制。

然而所有的權(quán)益共識(shí)機(jī)制對(duì)于新區(qū)塊產(chǎn)生都是一樣的，每一個(gè)礦工都將獲得區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)以及一定數(shù)量的交易手續(xù)費(fèi)。

權(quán)益證明池里將會(huì)發(fā)生什么？

還有其他方式參與投票，如果權(quán)益數(shù)量太多，你可以加入一個(gè)池然后從中獲取收益。有以下兩種方式：

你可以將你持有的加密貨幣借給池子里要參與的用戶(hù)，然后分享收益。然而，你需要找到一個(gè)可靠的人去將你手中的幣給他。

你可以自己加入一個(gè)池子，參與這個(gè)池子的每個(gè)人將根據(jù)他們權(quán)益的數(shù)量分享收益。

權(quán)益證明：優(yōu)勢(shì)？

這種共識(shí)機(jī)制不需要任何硬件支持。你只需要一個(gè)運(yùn)行正常的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及一個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)即可。網(wǎng)絡(luò)中擁有足夠加密貨幣的任何人都可以驗(yàn)證交易。

如果一個(gè)人在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行投資，他的投資不會(huì)貶值或者折舊。能影響收益的唯一因素就是加密貨幣的價(jià)格波動(dòng)。權(quán)益證明共識(shí)機(jī)制的區(qū)塊鏈比工作量證明更加節(jié)能，它不會(huì)消耗大量資源。

能夠減少51％攻擊的威脅。

盡管權(quán)益證明看起來(lái)比工作量證明更加合算，但仍然有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是不是完全去中心化。這是由于只有一部分節(jié)點(diǎn)能夠參與網(wǎng)絡(luò)投票。而擁有最多數(shù)量加密貨幣的人將最終控制大部分系統(tǒng)。

采用權(quán)益證明的主要加密貨幣

PIVX

這是一個(gè)幾乎0交易費(fèi)的匿名幣。PIVX是從DASH分叉出來(lái)的，然而不同于DASH采用工作量證明，PIVX采用權(quán)益證明。他們用分布式區(qū)塊的主節(jié)點(diǎn)來(lái)保證更好的投票效果。如果你想要擁有PIVX，你必須下載官方錢(qián)包，然后同步于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，接著，你必須往錢(qián)包中轉(zhuǎn)入一些加密貨幣，然后保持連接。

NavCoin

許多加密貨幣是比特幣的分叉幣，NavCoin也是其中之一，這個(gè)項(xiàng)目是完全開(kāi)源的，他們也轉(zhuǎn)向了權(quán)益證明。為了最大化收益，你的計(jì)算機(jī)需要更長(zhǎng)時(shí)間連接網(wǎng)絡(luò)。由于權(quán)益證明異常輕量級(jí)，你可以毫不擔(dān)心地任其運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間。

Stratis

他們主要提供企業(yè)級(jí)服務(wù)，企業(yè)可以使用Stratis去建立自己的dApps，而不用搭建自己底層的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。Stratis這個(gè)平臺(tái)提供側(cè)鏈進(jìn)行搭建app，從而阻止網(wǎng)絡(luò)滯后。雖然他們以工作量證明開(kāi)始，但是最終將轉(zhuǎn)向權(quán)益證明。 Delegated Proof－of－Stake Consensus委托權(quán)益證明共識(shí)

委托權(quán)益證明是權(quán)益證明的變體。系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)聂敯粜裕缓笸w增加了一個(gè)不同形式的彈性機(jī)制。

如果你想要快速、有效率、去中心化共識(shí)機(jī)制，那么委托權(quán)益證明將會(huì)是最好的選擇。權(quán)益擁有者的事項(xiàng)將通過(guò)一種民主的方式得到完全解決。網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)組件將成為一個(gè)代理。

不同于礦工或者驗(yàn)證者，這里的節(jié)點(diǎn)被成為代理者。通過(guò)決定區(qū)塊產(chǎn)生，系統(tǒng)可以以秒級(jí)處理交易。而且，系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成可以對(duì)所有監(jiān)管問(wèn)題進(jìn)行保護(hù)和對(duì)抗。

見(jiàn)證者驗(yàn)證所有簽名

通常，見(jiàn)證者免于所有監(jiān)管以及其他中性詞。傳統(tǒng)合約中的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)證者都會(huì)對(duì)一個(gè)特殊的點(diǎn)進(jìn)行見(jiàn)證驗(yàn)證。他們僅僅是保證個(gè)體在一個(gè)特點(diǎn)時(shí)間參與了合約。

在DPOS中，見(jiàn)證者可以產(chǎn)生區(qū)塊信息。頂級(jí)見(jiàn)證者要投票選出。通常只有完全去中心化系統(tǒng)中才會(huì)發(fā)生這種投票。

所有的見(jiàn)證者都會(huì)在產(chǎn)生區(qū)塊后收到報(bào)酬。這個(gè)報(bào)酬的比例由投票系統(tǒng)事先制定。

投票選擇代理者中的特殊參數(shù)改變

跟見(jiàn)證者一樣，代理者也由投票產(chǎn)生。代理者可以改變整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。你可以通過(guò)代理者，去改變手續(xù)費(fèi)、出塊時(shí)間、區(qū)塊大小和見(jiàn)證者報(bào)酬。如果要改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，需要大多數(shù)代理者都參與投票支持。然而，代理者不會(huì)像見(jiàn)證者獲得報(bào)酬。

改變?cè)械囊?guī)則

為了使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，不時(shí)需要加入一些不同的功能。然而，無(wú)法在缺少潛在相關(guān)者的情況下添加功能。見(jiàn)證者可以聚集起來(lái)，改變政策，但是他們被系統(tǒng)限定不能如此。 見(jiàn)證者需要保持中立，以及他們僅僅是作為利益相關(guān)者的雇員。所以，所有事項(xiàng)都由利益相關(guān)者決定。

雙花攻擊風(fēng)險(xiǎn)

在DPOS中，雙花攻擊風(fēng)險(xiǎn)被最大程度降低。雙花攻擊是指區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)無(wú)法包含數(shù)據(jù)庫(kù)中之前的交易記錄。網(wǎng)絡(luò)可以在無(wú)人幫助的情況下進(jìn)行自我檢查，然后發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的損失。通過(guò)這種方式，來(lái)保證數(shù)據(jù)庫(kù)的100％透明。

權(quán)益證明下的交易完成

盡管這是權(quán)益證明的一個(gè)變體，但核心交易系統(tǒng)仍然是整個(gè)運(yùn)行在權(quán)益證明機(jī)制上的。權(quán)益證明的交易流程增加一個(gè)保護(hù)層對(duì)抗錯(cuò)誤的共識(shí)系統(tǒng)。

誰(shuí)采用委托權(quán)益證明？

LISK，為開(kāi)發(fā)者可以在這個(gè)區(qū)塊鏈平臺(tái)上，便利地開(kāi)發(fā)基于JavaScript的去中心化應(yīng)用。

Lisk跟以太坊有很多相似的地方，然而，它采用委托權(quán)益證明而非權(quán)益證明。這里的投票運(yùn)行機(jī)制不一樣。 Leased Proof－Of－Stake （LPoS） 租用權(quán)益證明

權(quán)益證明的另外一個(gè)變體是租用權(quán)益證明。采用這個(gè)新型共識(shí)機(jī)制的區(qū)塊鏈項(xiàng)目是Waves平臺(tái)。就像其他區(qū)塊鏈平臺(tái)一樣，Waves也是屬于能耗少的。權(quán)益證明對(duì)于投票機(jī)制存在一些限制。擁有少量加密貨幣的個(gè)體可能永遠(yuǎn)也無(wú)法實(shí)際參與投票環(huán)節(jié)。為了維持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，只有少數(shù)擁有更多加密貨幣的個(gè)體可以參與。這個(gè)流程會(huì)導(dǎo)致在一個(gè)去中心化平臺(tái)中存在中心化團(tuán)體，這顯然不是大家愿意看到的。

在租用權(quán)益證明中，即使擁有少量加密貨幣的持幣者也能有機(jī)會(huì)參與投票。他們可以把手中的幣借給網(wǎng)絡(luò)，然后從中獲取收益。引入新型的租用權(quán)益證明后，情況完全變化了。系統(tǒng)之前的缺陷可以毫無(wú)難度地得到解決。Waves平臺(tái)最主要的目的就是顧及少數(shù)的投資者。那些只擁有少量加密貨幣在錢(qián)包中的人可能永遠(yuǎn)都無(wú)法像大戶(hù)一樣有機(jī)會(huì)獲取收益。這也導(dǎo)致了共識(shí)機(jī)制一個(gè)主要命題——透明性。 Proof of Elapsed Time （PoET） 過(guò)去時(shí)間證明。

過(guò)去時(shí)間證明是最好的共識(shí)機(jī)制之一。這個(gè)特殊的機(jī)制被主要用于聯(lián)盟鏈網(wǎng)絡(luò)——即你需要得到許可才能加入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。這些可允許網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)挖礦權(quán)利或投票原則等事項(xiàng)進(jìn)行決策。為了一切順利運(yùn)行，過(guò)去時(shí)間證明采用一個(gè)特殊的手段來(lái)覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的透明性。這個(gè)共識(shí)機(jī)制同時(shí)能夠保證系統(tǒng)的安全登錄，在成為礦工前網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行驗(yàn)證。毋庸置疑，在這個(gè)共識(shí)機(jī)制下，挑選出勝者只能依靠公平手段。

這個(gè)牛逼的共識(shí)序列的主要戰(zhàn)略是什么？

網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)個(gè)體必須等待一定量的時(shí)間，然而時(shí)間的限制是完全隨機(jī)的。

參與者必須完成TA的等待時(shí)間后，才能在賬本中創(chuàng)造新的區(qū)塊。

為了證實(shí)這些場(chǎng)景共識(shí)機(jī)制必須考慮以下兩點(diǎn)

勝者是否首先就選擇了隨機(jī)數(shù)？TA能否選擇一個(gè)短時(shí)間的隨機(jī)數(shù)然后就獲勝

個(gè)體是否真的完成TA被分配的等待時(shí)間？

過(guò)去時(shí)間證明依靠一個(gè)特殊的CPU設(shè)備——Intel軟件保護(hù)擴(kuò)展。這個(gè)設(shè)備能夠在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行特殊的代碼，過(guò)去時(shí)間證明就是采用這個(gè)系統(tǒng)來(lái)保證勝局完全公平。

Intel SGX系統(tǒng)

由于過(guò)去時(shí)間共識(shí)機(jī)制采用SGX系統(tǒng)來(lái)驗(yàn)證公平性。我們來(lái)詳細(xì)說(shuō)一下這個(gè)系統(tǒng)。

首先，一個(gè)特殊的硬件系統(tǒng)創(chuàng)造一個(gè)認(rèn)證來(lái)使用特殊可信任的代碼。代碼是在一個(gè)安全的環(huán)境中產(chǎn)生的。任何外界都可以用這個(gè)認(rèn)證來(lái)驗(yàn)證是否被篡改。

第二，這些代碼是在網(wǎng)絡(luò)中的隔絕區(qū)域中運(yùn)行的，沒(méi)有人可以連接到。

第一個(gè)步驟能夠證明你是在網(wǎng)絡(luò)中真實(shí)地使用可信代碼，而不是隨機(jī)的把戲。如果步驟一不能夠正常運(yùn)行，主網(wǎng)絡(luò)甚至無(wú)法發(fā)現(xiàn)。 第二個(gè)步驟阻止任何用戶(hù)通過(guò)認(rèn)為T(mén)A在運(yùn)行代碼從而操縱系統(tǒng)。步驟二保證了共識(shí)機(jī)制的安全性。

可信任代碼

簡(jiǎn)單地羅列出代碼的要點(diǎn)

加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)

一個(gè)新用戶(hù)首先需要下載區(qū)塊鏈中可信任的代碼

開(kāi)啟后，他們會(huì)獲得一個(gè)特殊的鑰匙對(duì)

運(yùn)行這個(gè)鑰匙對(duì)，用戶(hù)就可以發(fā)送SGX認(rèn)證到網(wǎng)絡(luò)中，請(qǐng)求通過(guò)

參與樂(lè)透系統(tǒng)

個(gè)體將會(huì)從可信代碼源中得到一個(gè)已經(jīng)簽名的計(jì)時(shí)器。之后，個(gè)體將需要等待，直到時(shí)間完全消耗掉。最后，這個(gè)個(gè)體將會(huì)得到一個(gè)完成任務(wù)的資格。

協(xié)議同時(shí)保證了基于SGX不同層級(jí)的保護(hù)。系統(tǒng)將計(jì)算一個(gè)用戶(hù)需要多少次才能贏(yíng)得一次樂(lè)透。通過(guò)這樣，他們將得知個(gè)人用戶(hù)的SGX是否被損害了。Practical Byzantine Fault Tolerance （PBFT） 實(shí)用拜占庭容錯(cuò)

PBFT主要用于狀態(tài)機(jī)，它復(fù)制系統(tǒng)，但是又可以免于拜占庭將軍問(wèn)題。如何做到的？

PBFT一開(kāi)始就假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中存在潛在的錯(cuò)誤，以及一些獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)將在某些特定時(shí)間失靈。

PBFT就是為異步共識(shí)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的，而且進(jìn)一步優(yōu)化，通過(guò)一種高效的方式去解決所有問(wèn)題。系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)都按照特殊的順序進(jìn)行設(shè)置。其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)被選為最初的一個(gè)，其他作為備選方案。然而系統(tǒng)中所有的節(jié)點(diǎn)都有序地運(yùn)行，之間也能夠彼此溝通。

溝通層設(shè)置得相當(dāng)高級(jí)，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)間想要驗(yàn)證系統(tǒng)中的每一個(gè)信息。而這個(gè)設(shè)置可以避免不可靠信息問(wèn)題。

然而，通過(guò)這種方式，甚至一個(gè)節(jié)點(diǎn)被損害了，他們也能夠發(fā)現(xiàn)。所有的節(jié)點(diǎn)將通過(guò)大多數(shù)投票來(lái)達(dá)成一致。

共識(shí)機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)

這個(gè)模型最初是為了實(shí)際應(yīng)用所設(shè)計(jì)的，非常容易應(yīng)用。因此PBFT在所有共識(shí)機(jī)制中都占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

不需要驗(yàn)證

網(wǎng)絡(luò)中的交易運(yùn)行跟別的系統(tǒng)有點(diǎn)區(qū)別。它可以使一筆交易最后落實(shí)，而不需要像POW系統(tǒng)那樣進(jìn)行驗(yàn)證。如果節(jié)點(diǎn)在某個(gè)區(qū)塊上達(dá)成一致，則這筆交易就算最終完成。這是基于所有可信的節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間進(jìn)行了相互溝通后，然后對(duì)某一區(qū)塊都有認(rèn)知這一事實(shí)。

減少能源消耗

PBFT可以比POW減少大量能源消耗。在POW中，每一個(gè)區(qū)塊產(chǎn)生都需要一個(gè)POW解題循環(huán)。然而，PBFT中，不是每一個(gè)礦工都在解決哈希算法。這就是為什么PBFT系統(tǒng)不用耗用如此多的算力。

系統(tǒng)的缺點(diǎn)

溝通的缺口

PBFT中最重要的因素就是節(jié)點(diǎn)間的溝通，系統(tǒng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須保證他們收集的信息是可靠的。然而，共識(shí)機(jī)制僅在一小部分節(jié)點(diǎn)中得到有效運(yùn)行。

如果節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加到一定程度，系統(tǒng)將難以追蹤所有的節(jié)點(diǎn)，也無(wú)法與每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有單獨(dú)聯(lián)系。

有論文提出用MACs以及其他數(shù)字簽名來(lái)證明信息的真實(shí)性。但有說(shuō)法認(rèn)為，MACs無(wú)法處理區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使用它最終會(huì)造成重大的損失。

數(shù)字簽名是個(gè)好主意，但是維持所有溝通節(jié)點(diǎn)的安全性，將會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加，變得越來(lái)越難。

女巫攻擊

PBFT相當(dāng)容易遭受女巫攻擊。在女巫攻擊中，通過(guò)操縱一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，來(lái)?yè)p害整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。更龐大的網(wǎng)絡(luò)情形將更加糟糕，同時(shí)系統(tǒng)的擴(kuò)展性也會(huì)降低。

如果可以將PBFT跟其他共識(shí)機(jī)制一起使用，它們可能可會(huì)得到非常穩(wěn)固安全的連擊措施。 Simplified Byzantine Fault Tolerance （SBFT） 簡(jiǎn)易拜占庭容錯(cuò)

SBFT的系統(tǒng)運(yùn)行有點(diǎn)不一樣。

第一，區(qū)塊生成器將一次性收集所有的交易，把他們放進(jìn)一個(gè)新區(qū)塊后，再進(jìn)行驗(yàn)證。簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)區(qū)塊將收集所有的交易，按照順序?qū)⑺麄兎胚M(jìn)另外一個(gè)區(qū)塊后，再對(duì)他們進(jìn)行驗(yàn)證。區(qū)塊生成器采用一定的規(guī)則，能夠使所有節(jié)點(diǎn)都驗(yàn)證所有交易。

接著，一個(gè)區(qū)塊授權(quán)節(jié)點(diǎn)（singer）將再驗(yàn)證所有交易后，然后為他們添加屬于他們自己的簽名。這就是為什么如果任何區(qū)塊缺少一個(gè)簽名都將被拒絕。

簡(jiǎn)易拜占庭容錯(cuò)的不同階段

整個(gè)流程從創(chuàng)造階段開(kāi)始，資產(chǎn)的用戶(hù)將生成一定數(shù)量獨(dú)特的資產(chǎn)ID。

接著，在提交階段，用戶(hù)向平臺(tái)提交所有ID。

然后，驗(yàn)證階段，ID將獲得實(shí)際用例的特定條件。

一旦他們獲得簽名，ID將被存儲(chǔ)和發(fā)送至不同賬戶(hù)中。交易將由智能合約開(kāi)啟。

最后，交易被激活。

這個(gè)優(yōu)秀系統(tǒng)另外一個(gè)非常有趣的功能是賬戶(hù)經(jīng)理，這個(gè)賬戶(hù)經(jīng)理將涉及許多階段。最初的目標(biāo)是將所有的資產(chǎn)進(jìn)行安全地存儲(chǔ)。賬戶(hù)經(jīng)理也存儲(chǔ)著所有的交易數(shù)據(jù)，這個(gè)經(jīng)理可為不同用戶(hù)覆蓋所有類(lèi)型的組合式數(shù)據(jù)。

你可以把這個(gè)當(dāng)做數(shù)字錢(qián)包。通過(guò)使用數(shù)字錢(qián)包，你可以從錢(qián)包中轉(zhuǎn)移你的資產(chǎn)，然后重新獲得他們以及收益。你可以通過(guò)智能合約來(lái)使用賬戶(hù)經(jīng)理，當(dāng)需要滿(mǎn)足某些要求的時(shí)候，他可以釋放資金。

資產(chǎn)的所有權(quán)將流向何方？他們使用了一個(gè)推動(dòng)模型，你可以將賺取的資產(chǎn)發(fā)送至這個(gè)模型包含地址和資產(chǎn)ID。

安全和隱私

SBFT是一個(gè)私人網(wǎng)絡(luò)，將保密性作為網(wǎng)絡(luò)最高級(jí)別的任務(wù)。平臺(tái)被設(shè)計(jì)成面向敏感信息，但同時(shí)擁有一些限制。這也是為什么系統(tǒng)有三個(gè)技術(shù)特征：

一次性使用地址

當(dāng)一個(gè)用戶(hù)每次想要用TA的錢(qián)包接收一些資產(chǎn)時(shí)，他們將被授予一次性使用地址。每一個(gè)地址都不同，這樣可以防止任何用戶(hù)去攔截交易。

零知識(shí)證明

零知識(shí)證明被用于隱藏交易的所有內(nèi)容。然而，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)依舊能夠被驗(yàn)證其真實(shí)性。這個(gè)通過(guò)零知識(shí)證明——只有接收者和發(fā)送者可以看到交易內(nèi)容——可以完成。

元數(shù)據(jù)加密

交易的元數(shù)據(jù)被加密，以進(jìn)一步保證其安全性。網(wǎng)絡(luò)允許通過(guò)密鑰來(lái)驗(yàn)證其真實(shí)性。然而，為了達(dá)到更好地保護(hù)效果，密鑰將2－3天內(nèi)進(jìn)行改變。

同時(shí)，所有元數(shù)據(jù)被分隔存放在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的不同地方。因此，如果其中一個(gè)數(shù)據(jù)被黑客攻擊，其他可以使用其他密鑰來(lái)生成更多的密鑰。管理和每隔幾天進(jìn)行流轉(zhuǎn)這些密鑰對(duì)于保證共識(shí)機(jī)制的真實(shí)性來(lái)說(shuō)，非常有必要。

鏈，一個(gè)用SBFT去驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)中的交易的區(qū)塊鏈平臺(tái)。除此之外，還使用HSM來(lái)提供工業(yè)級(jí)別的安全性，而不需要對(duì)單點(diǎn)失效進(jìn)行處理，就能提供額外的安全保障。 Delegated Byzantine Fault Tolerance （dBFT） 委托拜占庭容錯(cuò)

工作量證明和權(quán)益證明是運(yùn)用最廣泛的共識(shí)機(jī)制。許多區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)都采用者兩種共識(shí)機(jī)制，但有些項(xiàng)目嘗試使用更新型更先進(jìn)的共識(shí)機(jī)制系統(tǒng)，NEO就是這樣的代表。

過(guò)去的12個(gè)月里，經(jīng)歷了瘋狂的增長(zhǎng)，NEO現(xiàn)在已經(jīng)成為業(yè)務(wù)炙手可熱的項(xiàng)目。中國(guó)品牌顯現(xiàn)出其潛力。為什么這么說(shuō)？因?yàn)樗麄兪沁@個(gè)先進(jìn)的共識(shí)機(jī)制的發(fā)明者——委托拜占庭容錯(cuò)。

一個(gè)熱門(mén)的區(qū)塊鏈項(xiàng)目：NEO

這是目前行業(yè)中熱門(mén)的項(xiàng)目之一，被稱(chēng)為“中國(guó)版以太坊”。NEO主要目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)智能經(jīng)濟(jì)體系，在那里你可以低成本地進(jìn)行數(shù)字資產(chǎn)交易。

NEO采用委托拜占庭容錯(cuò)來(lái)驗(yàn)證交易。如果你擁有NEO代幣，你將生產(chǎn)GAS——平臺(tái)主要的流通貨幣。你將為你的每一筆交易付出一定量的手續(xù)費(fèi)，即GAS。也就是說(shuō)，你擁有的NEO越多，你獲得的GAS越多。

然而，這個(gè)份額與POS有點(diǎn)不一樣。許多交易所提供一個(gè)撮合系統(tǒng)，然而，最好是使用NEO的官方錢(qián)包，而不是其他的存儲(chǔ)錢(qián)包。

在我們開(kāi)始分析dBFT前，你要知道dBFT的元機(jī)制——拜占庭容錯(cuò)共識(shí)機(jī)制——的主要缺陷。

拜占庭將軍問(wèn)題的缺陷

當(dāng)我們見(jiàn)證任何投票以及結(jié)果的時(shí)候，系統(tǒng)的一個(gè)主要缺陷將出現(xiàn)。以下的例子將幫助你更好地理解。

你已經(jīng)知道遵循dBFT共識(shí)機(jī)制的節(jié)點(diǎn)都像軍隊(duì)的展示一樣。軍隊(duì)中的節(jié)點(diǎn)都有只有一個(gè)將軍，通常他們聽(tīng)從將軍的命令?，F(xiàn)在想象一下，拜占庭軍隊(duì)計(jì)劃攻占羅馬，假設(shè)拜占庭軍隊(duì)有9位將軍，他們包圍了羅馬城，準(zhǔn)備攻打。將軍們只有執(zhí)行統(tǒng)一的一個(gè)戰(zhàn)術(shù)——進(jìn)攻或撤退——才能成功拿下羅馬。

這就是問(wèn)題所在。將軍們都各懷心事——只有超過(guò)半數(shù)同意的策略他們才會(huì)遵循。這里有另外一個(gè)假設(shè)，將軍們是不會(huì)坐在一張桌子上進(jìn)行商討決策的，他們分布在不同的地點(diǎn)，使用信使來(lái)傳遞信息。

4大威脅

4種情況可能幫助羅馬人維持他們的統(tǒng)治：

羅馬人可以賄賂將軍來(lái)獲得他們的支持，接受賄賂的將軍被稱(chēng)為“叛變的將軍”。

其中一位將軍可能采取了錯(cuò)誤的決策，被稱(chēng)為“行動(dòng)錯(cuò)誤的將軍”。

羅馬人可以賄賂信使，讓信使傳達(dá)錯(cuò)誤信息，來(lái)誤導(dǎo)其他將軍的決策。

羅馬人可以殺掉信使，直接破壞將軍們的通信網(wǎng)絡(luò)。

所以拜占庭容錯(cuò)有4個(gè)突出的缺陷，導(dǎo)致不完美的共識(shí)機(jī)制。

委托拜占庭容錯(cuò)如何改變這種局面？

NEO為我們展示了拜占庭容錯(cuò)問(wèn)題的一個(gè)更好的解決方式。我們來(lái)看看令NEO自豪的dBFT。dBFT主要用以下兩種方式解決現(xiàn)有問(wèn)題——更好的擴(kuò)展性，以及更強(qiáng)的性能。

代言人和代理者

我們用另外一個(gè)例子說(shuō)明dBFT。假設(shè)拜占庭軍隊(duì)中有一個(gè)競(jìng)選出的領(lǐng)導(dǎo)者，而不是官僚做派的將軍。這個(gè)被選出的領(lǐng)導(dǎo)者將扮演軍隊(duì)品牌的代理者。

你可能認(rèn)為將軍們可能被這些民選出的代理者所替代。甚至軍隊(duì)的其他成員可以反對(duì)這些代理者，然后再重新選舉。官僚做派的將軍有劣勢(shì)，以及沒(méi)有將軍能夠賄賂整個(gè)隊(duì)伍，因此羅馬人無(wú)法直接賄賂將軍來(lái)實(shí)現(xiàn)他們的目的。

在dBFT中，被選出來(lái)的代理者可以追蹤每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的決策。一個(gè)去中心化賬本可以標(biāo)記所有節(jié)點(diǎn)的所有決策。

節(jié)點(diǎn)同時(shí)可以選出代言人來(lái)向代理者表達(dá)他們的共識(shí)和統(tǒng)一的想法。為了通過(guò)一項(xiàng)新政策，代言人可以向代理者傳達(dá)節(jié)點(diǎn)的訴求，并且獲得至少2／3的代理者同意。否則，這項(xiàng)提案將不被通過(guò)。

如果一項(xiàng)提案沒(méi)有獲得2／3代理者的支持， 將被拒絕，同時(shí)一項(xiàng)新提案將被提出，直到達(dá)成共識(shí)。這個(gè)過(guò)程保證了整個(gè)軍隊(duì)不受到叛變將軍以及被賄賂將軍的破壞。

不誠(chéng)實(shí)的代言人

還有兩種情況會(huì)損害dBFT共識(shí)機(jī)制的正直——不誠(chéng)實(shí)的代言人，和不誠(chéng)實(shí)的代理者。

dBFT共識(shí)機(jī)制也給出了解決方案。

正如前文所述，賬本將節(jié)點(diǎn)所有的決策都記錄保存在一個(gè)地方。代理者可以驗(yàn)證代言人的說(shuō)法是否代表所有節(jié)點(diǎn)。如果賬本不接受代言人的提案，66％的代理者將拒絕代言人的提案，并且將代言人拉黑。

不誠(chéng)實(shí)的代理者

第二種情況是不誠(chéng)實(shí)的代理者，被賄賂的代理者。在這里，誠(chéng)實(shí)的代理者和誠(chéng)實(shí)的代言人將會(huì)努力獲得2／3大多數(shù)，來(lái)消除不誠(chéng)實(shí)代理者的影響。

所以，你能夠看到dBFT是如何克服拜占庭將軍問(wèn)題和BFT共識(shí)機(jī)制的缺陷的。當(dāng)然，NEO值得獲得全世界的贊譽(yù)，因?yàn)樗鼈兣Φ貏?chuàng)造出一個(gè)更加優(yōu)秀的共識(shí)機(jī)制。

Directed Acyclic Graphs （DAG） 有向非循環(huán)圖

大家都認(rèn)為比特幣是區(qū)塊鏈1．0的代表，以太坊是區(qū)塊鏈2．0的代表。但我們看到市場(chǎng)中有更加先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)。

有些人認(rèn)為DAG是區(qū)塊鏈3．0的代表，同時(shí)很多項(xiàng)目也爭(zhēng)做成為區(qū)塊鏈3．0。例如，NXT將是這場(chǎng)DAG應(yīng)用競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先的項(xiàng)目，除了NXT，IOTA和 IoT鏈也是采用DAG的。

DAG是如何工作的？

你可能認(rèn)為DAG是一種共識(shí)機(jī)制，但實(shí)際上DAG是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)大多數(shù)區(qū)塊鏈被認(rèn)為是由包含數(shù)據(jù)的區(qū)塊組成的一條鏈，DAG是數(shù)據(jù)拓?fù)渑判虻臒o(wú)縫隙圖，可以便利地處理數(shù)據(jù)如數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)路由、數(shù)據(jù)壓縮。

工作量證明機(jī)制需要10分鐘生成新區(qū)塊。是的，POW就是行動(dòng)極其緩慢的人。DAG采用側(cè)鏈而不是僅僅在單鏈上工作。側(cè)鏈允許不同的交易獨(dú)立在多條鏈上發(fā)生。這減少了創(chuàng)造和驗(yàn)證區(qū)塊的時(shí)間。實(shí)際上，它減少了對(duì)區(qū)塊的需要。挖礦需要消耗大量的時(shí)間和能源。

這里，所有的交易都是被安排羅列到一定序列中，系統(tǒng)是非循環(huán)的，意味著找到父節(jié)點(diǎn)的幾率為0，因?yàn)檫@是呈樹(shù)狀的節(jié)點(diǎn)，而不是呈回路的節(jié)點(diǎn)。DAG給世界展示了沒(méi)有區(qū)塊的區(qū)塊鏈的可能。

DAG的基本概念

沒(méi)有雙花

傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈一次性挖礦一個(gè)區(qū)塊。存在這種可能性：多于一個(gè)礦工去驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。這個(gè)將會(huì)帶來(lái)雙花的可能性。甚至這種情形會(huì)導(dǎo)致軟或者硬分叉。DAG基于之前轉(zhuǎn)賬的數(shù)量，驗(yàn)證一個(gè)特殊的交易。這將會(huì)使區(qū)塊鏈系統(tǒng)更加安全和更具魯棒性。

更小的寬度

在其他共識(shí)機(jī)制下，交易節(jié)點(diǎn)是被加入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的，這導(dǎo)致系統(tǒng)變得非常龐大。而DAG將新交易與以往的交易圖連接起來(lái)，這使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以更加直接間接地驗(yàn)證某項(xiàng)交易。

更快以及更智能

由于DAG具有無(wú)區(qū)塊的特性，它可以更快地處理交易。實(shí)際上，它讓POW和POS的處理速度看起來(lái)像祖輩一樣緩慢。

更加支持小額交易

不是每筆交易都會(huì)進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)美元的轉(zhuǎn)賬的，實(shí)際上，小額支付更為常見(jiàn)。但是比特幣和以太坊的轉(zhuǎn)賬手續(xù)費(fèi)看起來(lái)對(duì)小額支付轉(zhuǎn)賬并不友好。另外，因?yàn)榉浅５偷慕灰踪M(fèi)，讓DAG完美地適應(yīng)小額交易。Chapter－7：其他共識(shí)機(jī)制

Proof－of－Activity 活動(dòng)量證明

當(dāng)人們爭(zhēng)論是POW還是POS更好的時(shí)候，萊特幣的發(fā)明人和另外三位從業(yè)者則在嘗試更為聰明的想法。他們提出一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：為什么不將POW和POS放在一塊兒，讓他們相互競(jìng)爭(zhēng)呢？

因此，這個(gè)吸引人的混合體誕生了——活動(dòng)量證明。它結(jié)合了兩大最好的特性，能夠更安全地面對(duì)攻擊，同時(shí)也不是一個(gè)消耗大量資源的系統(tǒng)。

活動(dòng)量證明是如何工作的？

在POA區(qū)塊鏈共識(shí)協(xié)議中，挖礦部分就是像POW一樣開(kāi)始，礦工解決一個(gè)難題就能夠獲得獎(jiǎng)勵(lì)。POA跟POW最大的不同？在POW中，礦工會(huì)在一項(xiàng)完整交易后進(jìn)行挖礦。

而在POA中，礦工只是對(duì)區(qū)塊模板進(jìn)行挖礦。區(qū)塊模板包括兩項(xiàng)內(nèi)容：頂端的信息，以及礦工的獎(jiǎng)勵(lì)地址。

一旦礦工開(kāi)始對(duì)區(qū)塊模板進(jìn)行挖礦，系統(tǒng)就轉(zhuǎn)向POS。區(qū)塊中的頂端信息將隨機(jī)發(fā)送給一個(gè)利益相關(guān)者，然后他們將驗(yàn)證這些預(yù)挖的區(qū)塊。越多堆棧（stack）被驗(yàn)證者獲取，他們成為區(qū)塊的可能性就會(huì)增加。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，這個(gè)區(qū)塊進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈。

這就是POA如何運(yùn)用最優(yōu)秀的兩個(gè)共識(shí)機(jī)制來(lái)驗(yàn)證區(qū)塊以及往鏈上添加區(qū)塊。同時(shí)，系統(tǒng)將用一定量的手續(xù)費(fèi)對(duì)礦工和驗(yàn)證者進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。因此系統(tǒng)能夠?qū)埂肮械乇瘎　?，以及為區(qū)塊鏈驗(yàn)證創(chuàng)造一個(gè)更好的解決方法。

POA的影響

區(qū)塊鏈面臨最大的威脅之一是51％攻擊。POA將51％攻擊的可能性降到幾乎為0。它使得無(wú)論礦工還是驗(yàn)證者都無(wú)法成為大多數(shù)，從而往網(wǎng)絡(luò)中增加區(qū)塊需要雙方平等的努力。

盡管有批評(píng)說(shuō)POA存在一些缺陷，第一是挖礦導(dǎo)致的大量能源消耗，第二是POA沒(méi)有辦法解決驗(yàn)證者雙重簽名問(wèn)題。這兩大問(wèn)題嚴(yán)重地限制POA的使用。

有兩個(gè)采用POA的熱門(mén)區(qū)塊鏈項(xiàng)目——Decred和Espers。但是他們兩者有很多不同，實(shí)際上，Decred被認(rèn)為要比Espers運(yùn)行得更加成功。

Proof－of－Importance 重要性證明

POI最有代表性的項(xiàng)目是NEM，POI是POS的延伸。同時(shí)，NEM還采用一個(gè)新機(jī)制——捕獲（harvesting）或等待行權(quán)（vesting）。

捕獲機(jī)制決定一個(gè)節(jié)點(diǎn)是否被加入?yún)^(qū)塊鏈中，你在一個(gè)節(jié)點(diǎn)中捕獲越多，它被加入鏈的幾率越大。捕獲機(jī)制的回報(bào)是，節(jié)點(diǎn)可以在驗(yàn)證者驗(yàn)證后，獲得交易手續(xù)費(fèi)。你的賬戶(hù)需要有至少10，000XEM，才有資格進(jìn)行捕獲。

這解決了POS的主要問(wèn)題，POS中，相比驗(yàn)證只能獲得很少回報(bào)，越富有的人獲得的回報(bào)越多。例如，如果你擁有20％的加密貨幣，你可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中20％的區(qū)塊進(jìn)行挖礦。這將導(dǎo)致共識(shí)機(jī)制對(duì)富人更加有利。

POI重要的特征

等待行權(quán)

這個(gè)共識(shí)機(jī)制最令人關(guān)注的特點(diǎn)是「等待行權(quán)」或「捕獲」。如前所述，首先你必須擁有至少10，000加密貨幣，才有資格參與捕獲。你POI的得分將取決于你捕獲的數(shù)量，同時(shí)，共識(shí)機(jī)制會(huì)把你擁有加密貨幣的時(shí)間點(diǎn)加以考慮。

交易合作伙伴關(guān)系

在POI中，如果你與其他NEM持幣者進(jìn)行交易，將會(huì)獲得回報(bào)。系統(tǒng)將認(rèn)為你們是合作伙伴關(guān)系，但是如果你們計(jì)劃偽造合作伙伴關(guān)系，系統(tǒng)將識(shí)別出。

得分系統(tǒng)

交易將影響你的POI得分，得分將基于30天內(nèi)你進(jìn)行的交易。交易越頻繁、交易累計(jì)金額越多，你在NEM網(wǎng)絡(luò)中的得分越多。

Proof－of－Capacity 容量證明

POC是POW的升級(jí)版，最重要的特點(diǎn)是“標(biāo)記（plotting）”。在你開(kāi)始挖礦前，你可以貢獻(xiàn)你的算力或者硬盤(pán)存儲(chǔ)資源。

這使得整個(gè)系統(tǒng)比POW更加快速，POC僅需在數(shù)分鐘內(nèi)生成新區(qū)塊，而POW需要10分鐘。而且POC嘗試解決POW的哈希問(wèn)題。你的計(jì)算機(jī)擁有越多解決方案或標(biāo)記，你贏(yíng)得挖礦競(jìng)爭(zhēng)的幾率越高。

POC是如何工作的？

為了理解POC的本質(zhì)，你需要抓住兩個(gè)概念——標(biāo)記（plotting）和挖礦（mining）。

通過(guò)標(biāo)記你計(jì)算機(jī)中的硬盤(pán)，你就創(chuàng)造了一個(gè)隨機(jī)數(shù)（nonce）。POC的隨機(jī)數(shù)與比特幣的隨機(jī)數(shù)有點(diǎn)不一樣，你需要將你的ID和數(shù)據(jù)做“哈希”（散列，或預(yù)映射），直到你接出這些隨機(jī)數(shù)。每一個(gè)隨機(jī)數(shù)都附帶有8，192個(gè)哈希值，這些附帶數(shù)被稱(chēng)為“小鏟”，每一個(gè)ID最多會(huì)有 4，095個(gè)“小鏟”。

另外一個(gè)概念是硬盤(pán)“挖礦”，如前所述，你會(huì)一次性收到0到4，095個(gè)“小鏟”，然后將其存儲(chǔ)在你的硬盤(pán)當(dāng)中。你將被設(shè)定解出隨機(jī)數(shù)的最短時(shí)限，這個(gè)時(shí)限就是創(chuàng)造區(qū)塊的時(shí)間。

如果你能夠比其他礦工更早地解出隨機(jī)數(shù)，你將獲得一個(gè)區(qū)塊作為獎(jiǎng)勵(lì)。POC的一個(gè)典型項(xiàng)目就是Burst。

POC的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

硬盤(pán)挖礦比一般的POW挖礦要節(jié)省能源，你不需要像昂貴的比特幣挖礦一樣投入大量金錢(qián)。你家庭電腦中的硬盤(pán)就足以開(kāi)啟POC挖礦。

但事實(shí)上，POC有一些致命的缺點(diǎn)。首先，這種機(jī)制會(huì)造成大量多余的硬盤(pán)空間，系統(tǒng)會(huì)傾向那些擁有更大存儲(chǔ)量的礦工，這對(duì)去中心化是個(gè)威脅。黑客將開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，以及令系統(tǒng)感染上惡意挖礦軟件。

Proof－of－Burn 燃燒證明

這個(gè)共識(shí)序列是令人印象深刻的。為了保護(hù)POW加密貨幣，一部分的加密貨幣將被燒毀！當(dāng)?shù)V工將一部分加密貨幣發(fā)送到“食客地址（Eater Address）”的時(shí)候，這個(gè)過(guò)程就會(huì)發(fā)生。

“食客地址”不能以任何理由花費(fèi)上面的加密貨幣，有一個(gè)賬本會(huì)持續(xù)追蹤被燒毀的加密貨幣，來(lái)保證它們確實(shí)沒(méi)有被花費(fèi)。燒毀加密貨幣的用戶(hù)將會(huì)得到一定報(bào)酬。

雖然燃燒是一種損失，但是損失是暫時(shí)的，因?yàn)檫@個(gè)機(jī)制將長(zhǎng)期保護(hù)加密貨幣不受到黑客攻擊。而且，燃燒機(jī)制將增加其余加密貨幣的價(jià)值權(quán)益。

這種機(jī)制增加了礦工開(kāi)挖下一個(gè)區(qū)塊的機(jī)會(huì)，同時(shí)增加他們未來(lái)的收益，所以，燃燒被認(rèn)為是挖礦特權(quán)。對(duì)手就是一個(gè)加密貨幣的共識(shí)案例——運(yùn)用這個(gè)區(qū)塊鏈共識(shí)協(xié)議。

食客地址

為了然后加密貨幣，用戶(hù)將其加密貨幣發(fā)送到食客地址。食客地址沒(méi)有任何私鑰，因此沒(méi)有人能夠進(jìn)入這個(gè)地址，去花費(fèi)上面的加密貨幣。同時(shí)，這些食客地址是隨機(jī)生成的。

雖然這么加密貨幣無(wú)法追蹤或者“永遠(yuǎn)消失”，但他們?nèi)匀槐灰暈槭呛线m的供給，以及被標(biāo)記成被燒毀。

POB算法的利與弊

燃燒這些加密貨幣的初衷是為了增加穩(wěn)定性。我們知道長(zhǎng)期玩家是傾向長(zhǎng)期持有加密貨幣以獲得收益的。

系統(tǒng)通過(guò)為他們提供更加穩(wěn)定的加密貨幣以及長(zhǎng)期保障來(lái)支持這些長(zhǎng)期投資者。同時(shí)，這也會(huì)增強(qiáng)去中心化以及創(chuàng)造一個(gè)更好的分布式網(wǎng)絡(luò)。

但是無(wú)論從哪個(gè)角度看，燃燒意味著浪費(fèi)。即使某些食客地址有超過(guò)價(jià)值100，000美元的比特幣，但是也無(wú)法恢復(fù)，因?yàn)樗鼈儽粺龤Я恕?br/>

Proof－of－Weight 重量證明

重量證明是我們最后介紹的共識(shí)機(jī)制，它是POS共識(shí)機(jī)制的一次重大升級(jí)。在POS中，你擁有的代幣越多，你將有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)更多，這導(dǎo)致了整個(gè)系統(tǒng)有失偏頗。

重量證明試圖解決POS的偏頗問(wèn)題。Algorand， Filecoin， Chia都采用了重量證明。重量證明考慮其他因素，而不是POS中擁有更多代幣。

這些因素被成為“權(quán)重因素”，例如，F(xiàn)ilecoin認(rèn)為擁有的IPFS數(shù)據(jù)的數(shù)量為權(quán)重因素，其他因素包括但不限于時(shí)空證明和復(fù)制證明。

這種系統(tǒng)核心的優(yōu)勢(shì)包括定制化和擴(kuò)展性，雖然激勵(lì)性可能成為這種共識(shí)機(jī)制的一大挑戰(zhàn)。 共識(shí)機(jī)制的比較

Chapter－8： 結(jié)論

是共識(shí)機(jī)制讓區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)變得全面，當(dāng)然，沒(méi)有任何一種共識(shí)機(jī)制堪稱(chēng)完美，但是技術(shù)的美妙之處就是不斷地改變以及完善。

如果沒(méi)有這些其他的共識(shí)機(jī)制，我們可能仍然依賴(lài)POW，不管你喜歡與否，POW一定程度上威脅了去中心化以及區(qū)塊鏈分布式的特性。

區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)就是去中心化，是對(duì)抗君主政治的反抗，是普羅大眾對(duì)腐化錯(cuò)誤系統(tǒng)的終結(jié)。我們強(qiáng)烈期待，更好的共識(shí)機(jī)制的出現(xiàn)，改變我們的生活，創(chuàng)造更好的未來(lái)。

來(lái)源： 巴比特

作者：Hasib Anwar

編輯：IPRdaily趙珍          校對(duì)：IPRdaily縱橫君

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