共識(shí)算法(POW,POS,DPOS,PBFT)介紹

POW:Proof of Work骇钦,工作證明韧涨。

比特幣在Block的生成過程中使用了POW機(jī)制劲室,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)的難度值娄蔼。要得到合理的Block Hash需要經(jīng)過大量嘗試計(jì)算怖喻,計(jì)算時(shí)間取決于機(jī)器的哈希運(yùn)算速度底哗。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)提供出一個(gè)合理的Block Hash值,說明該節(jié)點(diǎn)確實(shí)經(jīng)過了大量的嘗試計(jì)算锚沸,當(dāng)然跋选,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)概率事件哗蜈。當(dāng)節(jié)點(diǎn)擁有占全網(wǎng)n%的算力時(shí)前标,該節(jié)點(diǎn)即有n/100的概率找到Block Hash。

POS:Proof of Stake距潘,股權(quán)證明炼列。

POS:也稱股權(quán)證明,類似于財(cái)產(chǎn)儲(chǔ)存在銀行音比,這種模式會(huì)根據(jù)你持有數(shù)字貨幣的量和時(shí)間俭尖,分配給你相應(yīng)的利息。
簡(jiǎn)單來說洞翩,就是一個(gè)根據(jù)你持有貨幣的量和時(shí)間稽犁,給你發(fā)利息的一個(gè)制度,在股權(quán)證明POS模式下骚亿,有一個(gè)名詞叫幣齡缭付,每個(gè)幣每天產(chǎn)生1幣齡,比如你持有100個(gè)幣循未,總共持有了30天,那么秫舌,此時(shí)你的幣齡就為3000的妖,這個(gè)時(shí)候,如果你發(fā)現(xiàn)了一個(gè)POS區(qū)塊足陨,你的幣齡就會(huì)被清空為0嫂粟。你每被清空365幣齡,你將會(huì)從區(qū)塊中獲得0.05個(gè)幣的利息(假定利息可理解為年利率5%)墨缘,那么在這個(gè)案例中星虹,利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41個(gè)幣,這下就很有意思了镊讼,持幣有利息宽涌。

DPOS:Delegated Proof of Stake,委任權(quán)益證明

比特股的DPoS機(jī)制蝶棋,中文名叫做股份授權(quán)證明機(jī)制(又稱受托人機(jī)制)卸亮,它的原理是讓每一個(gè)持有比特股的人進(jìn)行投票,由此產(chǎn)生101位代表 , 我們可以將其理解為101個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)或者礦池玩裙,而這101個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)彼此的權(quán)利是完全相等的兼贸。從某種角度來看段直,DPOS有點(diǎn)像是議會(huì)制度或人民代表大會(huì)制度。如果代表不能履行他們的職責(zé)(當(dāng)輪到他們時(shí)溶诞,沒能生成區(qū)塊)鸯檬,他們會(huì)被除名,網(wǎng)絡(luò)會(huì)選出新的超級(jí)節(jié)點(diǎn)來取代他們螺垢。DPOS的出現(xiàn)最主要還是因?yàn)榈V機(jī)的產(chǎn)生喧务,大量的算力在不了解也不關(guān)心比特幣的人身上,類似演唱會(huì)的黃牛甩苛,大量囤票而絲毫不關(guān)心演唱會(huì)的內(nèi)容蹂楣。

PBFT:Practical Byzantine Fault Tolerance,實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法讯蒲。見前文拜占庭容錯(cuò)算法介紹痊土。
PBFT是一種狀態(tài)機(jī)副本復(fù)制算法,即服務(wù)作為狀態(tài)機(jī)進(jìn)行建模墨林,狀態(tài)機(jī)在分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行副本復(fù)制赁酝。每個(gè)狀態(tài)機(jī)的副本都保存了服務(wù)的狀態(tài),同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了服務(wù)的操作旭等。將所有的副本組成的集合使用大寫字母R表示酌呆,使用0到|R|-1的整數(shù)表示每一個(gè)副本。為了描述方便搔耕,假設(shè)|R|=3f+1隙袁,這里f是有可能失效的副本的最大個(gè)數(shù)。盡管可以存在多于3f+1個(gè)副本弃榨,但是額外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性菩收。

以上主要是目前主流的共識(shí)算法。
從時(shí)間上來看鲸睛,這個(gè)順序也是按該共識(shí)算法從誕生到熱門的順序來定娜饵。
對(duì)于POW,直接讓比特幣成為了現(xiàn)實(shí)官辈,并投入使用箱舞。而POS的存在主要是從經(jīng)濟(jì)學(xué)上的考慮和創(chuàng)新。而最終由于專業(yè)礦工和礦機(jī)的存在拳亿,讓社區(qū)對(duì)這個(gè)標(biāo)榜去中心化的算法有了實(shí)質(zhì)性的中心化擔(dān)憂晴股,即傳聞60%~70%的算力集中在中國(guó)。因此后來又出現(xiàn)DPOS肺魁,這種不需要消耗太多額外的算力來進(jìn)行礦池產(chǎn)出物的分配權(quán)益方式队魏。但要說能起到替代作用,DPOS來單獨(dú)替代POW,POS或者POW+POS也不太可能胡桨,畢竟存在即合理官帘。每種算法都在特定的時(shí)間段中有各自的考慮和意義,無論是技術(shù)上昧谊,還是業(yè)務(wù)上刽虹。

如果跳出技術(shù)者的角度,更多結(jié)合政治與經(jīng)濟(jì)的思考方式在里面呢诬,或許還會(huì)跳出更多的共識(shí)算法涌哲,如結(jié)合類似PPP概念的共識(shí)方式,不僅能達(dá)到對(duì)惡意者的懲罰性質(zhì)尚镰,還能達(dá)到最高效節(jié)約算力的目的也說不定阀圾。

至于說算法的選擇,這里引用萬達(dá)季總的這一段話作為結(jié)束:

一言以蔽之狗唉,共識(shí)最好的設(shè)計(jì)是模塊化,例如Notary初烘,共識(shí)算法的選擇與應(yīng)用場(chǎng)景高度相關(guān),可信環(huán)境使用paxos 或者raft分俯,帶許可的聯(lián)盟可使用pbft 肾筐,非許可鏈可以是pow,pos缸剪,ripple共識(shí)等吗铐,根據(jù)對(duì)手方信任度分級(jí),自由選擇共識(shí)機(jī)制杏节,這樣才是真的最優(yōu)唬渗。

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