一文讀懂區塊鏈的共識機制PoW,PoS,DPoS,POA有何不同?

這篇文章將帶大家了解迄今為止最流行的加密貨幣共識算法的快速概述,從區塊鏈到DAG和介於兩者之間的一切。包括最常見的工作證明 (PoW),權益證明 (PoS),委託權益證明 (DPoS),權威證明 (PoA),權重證明 (PoWeight)等共識機制,及其優缺點分析。

一文讀懂加密貨幣的共識機制PoW,PoS,DPoS,POA有何不同

文章目錄

一.什麼是共識機制?

步入幣圈,除了區塊鏈、挖礦、比特幣等,相信大家也可能聽過共識機制,但具體什麼是共識機制又理解不清楚。

區塊鏈從2009年發展至今,已經演變出多種的共識機制了,首先,我們了解下,共識機制的概念:

所謂“共識機制”,是通過特殊節點的投票,在很短的時間內完成對交易的驗證和確認;對一筆交易,如果利益不相干的若干個節點能夠達成共識,我們就可以認為全網對此也能夠達成共識。

通俗來講,共識機制是要解決所謂去中心化的信任問題,因為每個節點之間默認是不認識且不可靠的,同時每個節點都不能知道其他節點是否宕機或者背叛的情況下,盡可能的保證記錄信息的準確性以及安全性。同時節點越分散,效率越低,網絡對於信息的滿意度越高,越安全。

二.歷史上的共識機制及優缺點分析?

在每一個偉大的加密貨幣背後,都有一個偉大的共識算法。沒有一個共識算法是完美的,但它們都有各自的優勢。在加密領域,存在共識算法以防止雙重支出。

一.工作證明 (PoW)是什麼?

優點:我們知道它是有效的
缺點:緩慢的吞吐量

Proof of Work 是第一個區塊鏈共識算法。由中本聰 (Satoshi Nakamoto) 設計用於比特幣區塊鏈,我們要感謝 PoW,它為我們在世界各地看到的大規模採礦操作和電力消耗做出了貢獻。我們知道它是可行的 (對於許多其他共識算法,我們可以說的更多),但在這個領域的現階段,它開始被認為是一項傳統技術。有這麼多新的替代方案,很難理解為什麼新的區塊鏈會使用PoW。

工作證明 (PoW)是什麼

在 PoW 中,礦工通過解決困難且無用的問題來創造區塊。 PoW 運行在“最長鏈獲勝”的系統上。所以假設大多數礦工都在同一條鏈上工作,那麼增長最快的就是最長和最值得信賴的。因此,只要礦工的工作中有超過 50% 是誠實的,比特幣就是安全的。

二.權益證明 (PoS)是什麼?

優點:攻擊更昂貴;更多的去中心化;能源效率
缺點:質押無禁忌

在PoS中,區塊不是由礦工創建的,而是由礦工用他們的代幣“打賭”哪些區塊是有效的。在分叉的情況下,鑄幣者花費他們的代幣來投票支持哪個分叉。假設大多數人在正確的分叉上投票,在錯誤的分叉上投票的驗證者將在正確的分叉上“失去他們的質押”。

權益證明 (PoS)是什麼

反對利害關係證明的常見論點是“質押無禁忌”問題。問題是,由於驗證者幾乎不需要計算能力就能支持 PoW 的分叉,所以驗證者可以為發生的每個分叉的兩邊投票。 PoS 的分叉可能會比 PoW 更加普遍,一些人擔心這會損害這種貨幣的信譽。

三.委託權益證明 (DPoS) -選擇自己的驗證者

優點:交易便宜;可擴展;高效節能
缺點:部分中心化

委託權益證明 (DPoS)是什麼

DPoS 是 Daniel Larimer 的智慧結晶,實際上與 PoS 有很大的不同。在 DPoS 中,代幣持有者並不對區塊本身的有效性進行投票,而是投票選舉代表來代表他們進行驗證。在DPoS系統中,一般有 21-100 名當選代表。代表們定期進行洗牌,並得到交付他們的區塊的命令。

少數的代表可以讓他們有效地組織自己,並為每個代表創建指定的時間段來發布他們的區塊。如果代表持續錯過他們的區塊或發布無效的交易,質押者將投票淘汰他們,並用更好的代表替換他們。

在DPoS 中,礦工可以協作來製作區塊,而不是像 PoW和 PoS中那樣相互競爭。通過部分中心化創建區塊,DPoS 能夠比大多數其他共識算法運行速度快幾個數量級。

四.權威證明 (PoA)是什麼?

優點:高吞吐量;可擴展的
缺點:中心化系統

權威證明 (Proof-of-Authority) 是一種共識算法,交易由認可的賬戶驗證,有點像系統的“管理員”。這些賬戶是其他節點獲取真相的權威。 PoA 具有較高的吞吐量,並針對專用網絡進行了優化。由於 PoA 的中心化特性,不太可能看到 PoA 在公共鏈上運行。

五.權重證明 (PoWeight)是什麼?

優點:可定制;可擴展的
缺點:激勵機制是一種挑戰

權重證明是一種基於 Algorand 共識模型的廣泛的共識算法分類。一般的想法是,在 PoS 中,用戶在網絡中擁有的代幣百分比代表用戶“發現”下一個區塊的概率,在 PoWeight 系統中,使用其他一些相對加權的值。具體的例子:Filecoin 的 Proof-of-Spacetime 取決於用戶存儲了多少 IPFS 數據。其他系統可能包括一些權重,比如信譽證明。

六.拜占庭容錯 (BFT)是什麼?

優點:高吞吐量;低成本;可擴展的
缺點:一半的信任

有一個經典的問題是分佈式計算通常用拜占庭將軍來解釋。問題是幾個拜占庭將軍和他們各自的軍隊包圍了一座城市。他們必須一致決定是否進攻。如果一些將軍單獨進攻,他們的圍攻將以悲劇告終。將軍們通常隔著一段距離,必須通過傳遞信息來溝通。一些加密貨幣協議使用BFT的某些版本來達成共識,每個版本都有自己的優缺點:

實用拜占庭容錯 (PBFT):這個問題的第一個解決方案被稱為實用拜占庭容錯。在Hyperledger Fabric使用很少!

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