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区块链共识机制的历史

共识机制是区块链至关重要的组成部分,它提供了一种无党派的方式来建立关于网络当前状态的协议。但自从比特币在2008年出现以来,它最初的共识机制——工作量证明(PoW)——已经被模仿和迭代,为一系列具有自身独特特征的替代算法铺平了道路。


区块链共识机制的历史

从工作量证明到一切证明

鉴于比特币的成功,不足为奇的是它的协议应该吸引了模仿者,其中一些人试图对其进行完善,而另一些人则对其进行了全面改革。然而,具有讽刺意味的是,在共识机制方面缺乏共识。

哪个选项是最稳定,最有效的解决方案?这取决于你问谁。要了解某些主要算法之间的主要区别,让我们依次仔细细数一下它们。

工作量证明是比特币最初使用的共识机制,后来在以太坊,莱特币和狗狗币等货币上实施。PoW涉及每秒执行数千次计算,以找到难以解决但易于验证的数学问题的解决方案。工作量证明系统通过为每个发现的新区块奖励硬币来激励矿工。

尽管PoW仍然是极其公平和安全的共识机制,但多年来一直受到批评。例如,它对能源和资源的高要求已经得到了很多:矿工在同行面前解决复杂的数学难题所需的计算能力是巨大的。

批评者没有注意到这是一个功能而不是一个错误的事实:作弊工作证明的难度在于使它如此强大的原因,以及为什么比特币网络如此有价值。即使是资金最雄厚的对手,也将难以获得控制网络和使硬币倍增消费所需的哈希能力。

权益证明和委托权益证明

权益证明是一种更环保的选择,对持有更多原生加密货币的持有者来说,开采新区块变得更加容易。逻辑很明确:如果您持有更多令牌,那么在网络的长期成功中您将拥有最高的赌注。

权益证明将为即将到来的以太坊2.0升级提供动力,该升级计划于2020年第一季度上线,一切进展顺利。但是,与PoW一样,PoS也并非没有批评者。一些人认为,富裕的硬币持有者更有可能铸造硬币,导致集权化,而另一些人则对它引入的新攻击媒介(包括西比尔攻击)表示震惊。

委托权益证明(DPoS)再次有所不同,用户可以将硬币投币,以民主地“选举”代表,负责在网络上生产区块并维护共识规则。如果这些可信赖的证人未能履行职责,他们可以像政客一样被选出。

DPoS算法由Dan Larimer于2014年构思,并在EOS,Tron,Bitshares等平台上实施,其每秒处理的交易量(TPS)比其前辈更多-但是存在缺点。尽管该协议耗能较少,但由于集中在持有者的一小部分手中,因此倾向于集中化。

历史证明

历史证明(PoH)是Solana的创建,Solana是高吞吐量区块链,于2018年启动,并获得了Multicoin Capital领导的2000万美元融资。历史证明使网络参与者可以通过使用可验证的延迟功能在时间上达成共识,从而避免了“最长链”规则。

PoH是网络的时钟,而TowerBFT是其守望台,其任务是防止恶意行为者欺骗时间参数。对某个区块进行投票的任何验证者都必须等待下一个区块的产生,并从历史证明中获得“时间已经过去”的确认,然后才能再次投票。

使用Solana,利益证明可以确定网络规则,这些规则将在PoH,TBFT和验证程序的帮助下实施。尽管Solana打算将PoH与本机区块链中的股权证明一起使用,但历史证明具有更广泛的应用。例如,它可以部署在工作量证明链上,以提高现有共识机制的准确性。

授权证明

授权证明(PoA)是一种共识机制,可以以分散权衡为代价实现更快的交易吞吐量。通过授权证明,授权的验证者将承担验证块的任务。由于PoA是基于信誉的,因此验证者有动机采取道德行动,避免声誉受损,这可能导致他们被替换。

以太坊快递是一个使用授权证明的项目,声称在涉及Mining Express和一家业务模式需要大量链上交易的赌博公司的测试中,每区块已完成1,000笔交易,每秒网络容量为200笔交易(TPS) 。

以太坊Express的目标是吸引因瓶颈而阻碍其发展的企业。

燃烧证明

燃烧证明机制是Iain Stewart的创造,它鼓励用户燃烧(或使它们永远无法使用)开采的硬币。作为回报,他们有权根据被销毁的硬币比例增加积木。想法是,燃烧自己的加密货币的用户愿意接受短期损失,从而对硬币表现出长期的承诺。换句话说,要投资。

PoB通常被称为PoW,没有能源浪费,不需要高级采矿硬件或计算资源。

实用的拜占庭容错

PBFT模型是建立在工作量证明基础之上的另一种共识机制。

当然,在应用中它是完全不同的–不管您信不信,这个概念本身比PoW早了十年。在20世纪90年代后期构想,旨在抵御恶意节点破坏网络的风险,使用PBFT进行集中化的风险很低(没有像PoW这样的挖矿池,没有像PoS这样的主要利益相关者相互勾结),并且信任与资产所有权完全脱钩了。PBFT系统的工作原理是,恶意节点的最大数量不得大于或等于系统中所有节点的三分之一。随着节点数量的增加,系统变得更加安全。

PBFT的变体目前由Hyperledger,Stellar和Ripple等使用。

没有简单的选择

当然,上述机制不是唯一可用的机制。我们可以查看身份证明,经过时间证明和重要性证明,所有这些都已部署在各种区块链上。在某种程度上,每个人都致力于解决PoS或PoW等系统中的缺陷。

例如,经过时间证明可确定采矿权并根据公平彩票系统阻止赢家。在此协议中,每个节点都有可能获胜。它是由硅谷芯片制造商英特尔于2016年发明的,通常用于许可的区块链网络。

永恒的PoW与PoS辩论

除了工作量证明之外,此处描述的所有共识机制都是针对权益证明而设计的。有些,例如历史证明,也可以应用于PoW,但它也主要用于PoS。因此,关于哪种方法最好的争论基本上归结于PoW与PoS系列。因为每个人都在争斗中,所以可以说,PoW和PoS营地是截然相反的。

在以太坊长期计划过渡到PoW / PoS混合模型的激烈争论中,最好地看到了这种现象。Conflux创始人Long Fan博士坚持认为:“基于PoW的协议是迄今为止最成熟,最成功的模型。” “毕竟,区块链从根本上提供的是信任。安全和权力下放是一开始建立信任的关键。PoS在安全性和分散性方面存在许多问题。”

Bittorrent创作者Bram Cohen同意。在11月24日的一次推特风暴中,他瞄准了Vitalik Buterin的以太坊计划,并宣称“股权证明仍然是一个坏主意。它首先要从根本上削弱安全模型开始,然后会遇到很多深层次的技术问题。”应该指出的是,科恩有自己的加密货币项目来推动Chia,Chia使用了另一种算法,即空间证明。,它依赖于验证者证明他们有可用的磁盘空间。

与让支持者就哪种共识机制最好达成共识相比,让区块链验证者达成共识相对来说比较简单。

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