什么是区块链共识机制?PoW,PoS,DPoS,POA有何不同?

这篇文章将带大家了解迄今为止最流行的加密货币共识算法的快速概述,从区块链到DAG和介于两者之间的一切。包括最常见的工作证明 (PoW),权益证明 (PoS),委托权益证明 (DPoS),权威证明 (PoA),权重证明 (PoWeight)等共识机制,及其优缺点分析。

加密货币的共识机制PoW,PoS,DPoS,POA有何不同

文章目錄

一.什么是共识机制?

步入币圈,除了区块链、挖矿、比特币等,相信大家也可能听过共识机制,但具体什么是共识机制又理解不清楚。

区块链从2009年发展至今,已经演变出多种的共识机制了,首先,我们了解下,共识机制的概念:

所谓“共识机制”,是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认;对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。

通俗来讲,共识机制是要解决所谓去中心化的信任问题,因为每个节点之间默认是不认识且不可靠的,同时每个节点都不能知道其他节点是否宕机或者背叛的情况下,尽可能的保证记录信息的准确性以及安全性。同时节点越分散,效率越低,网络对于信息的满意度越高,越安全。

二.历史上的共识机制及优缺点分析?

在每一个伟大的加密货币背后,都有一个伟大的共识算法。没有一个共识算法是完美的,但它们都有各自的优势。在加密领域,存在共识算法以防止双重支出。

一.工作证明 (PoW)是什么?

优点:我们知道它是有效的 缺点:缓慢的吞吐量

Proof of Work 是第一个区块链共识算法。由中本聪 (Satoshi Nakamoto) 设计用于比特币区块链,我们要感谢 PoW,它为我们在世界各地看到的大规模采矿操作和电力消耗做出了贡献。我们知道它是可行的 (对于许多其他共识算法,我们可以说的更多),但在这个领域的现阶段,它开始被认为是一项传统技术。有这么多新的替代方案,很难理解为什么新的区块链会使用PoW。

加密货币工作证明 (PoW)是什么

在 PoW 中,矿工通过解决困难且无用的问题来创造区块。 PoW 运行在“最长链获胜”的系统上。所以假设大多数矿工都在同一条链上工作,那么增长最快的就是最长和最值得信赖的。因此,只要矿工的工作中有超过 50% 是诚实的,比特币就是安全的。

二.权益证明 (PoS)是什么?

优点:攻击更昂贵;更多的去中心化;能源效率

缺点:质押无禁忌

在PoS中,区块不是由矿工创建的,而是由矿工用他们的代币“打赌”哪些区块是有效的。在分叉的情况下,铸币者花费他们的代币来投票支持哪个分叉。假设大多数人在正确的分叉上投票,在错误的分叉上投票的验证者将在正确的分叉上“失去他们的质押”。

区块链权益证明 (PoS)是什么

反对利害关系证明的常见论点是“质押无禁忌”问题。问题是,由于验证者几乎不需要计算能力就能支持 PoW 的分叉,所以验证者可以为发生的每个分叉的两边投票。 PoS 的分叉可能会比 PoW 更加普遍,一些人担心这会损害这种货币的信誉。

三.委托权益证明 (DPoS) -选择自己的验证者

优点:交易便宜;可扩展;高效节能 缺点:部分中心化

DPoS 是 Daniel Larimer 的智慧结晶,实际上与 PoS 有很大的不同。在 DPoS 中,代币持有者并不对区块本身的有效性进行投票,而是投票选举代表来代表他们进行验证。在DPoS系统中,一般有 21-100 名当选代表。代表们定期进行洗牌,并得到交付他们的区块的命令。

少数的代表可以让他们有效地组织自己,并为每个代表创建指定的时间段来发布他们的区块。如果代表持续错过他们的区块或发布无效的交易,质押者将投票淘汰他们,并用更好的代表替换他们。

在DPoS 中,矿工可以协作来制作区块,而不是像 PoW和 PoS中那样相互竞争。通过部分中心化创建区块,DPoS 能够比大多数其他共识算法运行速度快几个数量级。

四.权威证明 (PoA)是什么?

优点:高吞吐量;可扩展的 缺点:中心化系统

权威证明 (Proof-of-Authority) 是一种共识算法,交易由认可的账户验证,有点像系统的“管理员”。这些账户是其他节点获取真相的权威。 PoA 具有较高的吞吐量,并针对专用网络进行了优化。由于 PoA 的中心化特性,不太可能看到 PoA 在公共链上运行。

五.权重证明 (PoWeight)是什么?

优点:可定制;可扩展的 缺点:激励机制是一种挑战

权重证明是一种基于 Algorand 共识模型的广泛的共识算法分类。一般的想法是,在 PoS 中,用户在网络中拥有的代币百分比代表用户“发现”下一个区块的概率,在 PoWeight 系统中,使用其他一些相对加权的值。具体的例子:Filecoin 的 Proof-of-Spacetime 取决于用户存储了多少 IPFS 数据。其他系统可能包括一些权重,比如信誉证明。

六.拜占庭容错 (BFT)是什么?

优点:高吞吐量;低成本;可扩展的 缺点:一半的信任

有一个经典的问题是分布式计算通常用拜占庭将军来解释。问题是几个拜占庭将军和他们各自的军队包围了一座城市。他们必须一致决定是否进攻。如果一些将军单独进攻,他们的围攻将以悲剧告终。将军们通常隔着一段距离,必须通过传递信息来沟通。一些加密货币协议使用BFT的某些版本来达成共识,每个版本都有自己的优缺点:

实用拜占庭容错 (PBFT):这个问题的第一个解决方案被称为实用拜占庭容错。在Hyperledger Fabric使用很少!

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