共識機制是什么,區(qū)塊鏈上的個人如何達成一致?
我們知道,區(qū)塊鏈系統(tǒng)本質上是一個所有人共同記賬并維護的大系統(tǒng),那么身處世界各地的人,如何實現(xiàn)共同記賬并維護呢,這就必須依靠今天我們要提到的共識機制。共識機制,顧名思義,就是整個網絡里共同參與的個人(節(jié)點),采用何種方式達成一致的機制。截至目前,針對主流數(shù)字貨幣使用的共識機制的爭論,主要集中在工作量證明(POW,Proof of Work),權益證明(POS,Proof of Stake)和股份授權證明(DPOS,Delegated Proof of Stake)三種,我們會用今天的篇幅,客觀的比較三種機制的優(yōu)劣,幫助大家自行做出判斷。
工作量證明
使用POW機制的加密貨幣,最具代表性的就是比特幣,我們之前也說過,作為世界上最成功,共識度最廣的數(shù)字加密貨幣,比特幣的全網參與者通過利用自身的計算能力計算一道數(shù)學難題(SHA-256),競爭比特幣一段時間內交易的記賬權利,算力高,計算速度快的人,有更大概率先計算出來,先記賬并獲得記賬獎勵,贏得一筆新發(fā)行的比特幣,然后剩下的人,會檢驗它計算出的時間和結果,直至全網的參與者都驗證后,才算達成一致。
優(yōu)點:
1.安全,由于礦工們都是花錢購置礦機參與挖礦,礦機的花費是實打實的沉沒成本,所以集中作惡(比如集體記假賬欺騙全網等)的可能性較低,比特幣經歷近10年時間從未出現(xiàn)任何錯漏或是被攻擊,已經足以證明POW算法最為優(yōu)越的安全性,其他諸如POS,DPOS等機制都是近幾年才興起的新共識機制,并未經過時間檢驗,即便短期內并未出現(xiàn)大的問題或是漏洞,仍無法斷言在以后一定不會出現(xiàn)重大安全問題。
2.優(yōu)質項目易吸引早期礦工,由于早期參與者更容易獲取較大獎勵,且不需要專門的礦機,礦工們往往更傾向于參與這種早期的優(yōu)質POW項目,如果項目發(fā)展良好,能夠獲得較高額的收益。這一優(yōu)點是僅針對今天而言的,因為比特幣POW的成功,顯卡礦工們四處尋找優(yōu)質項目挖礦,無形中為早期項目貢獻了一份力量,但比特幣問世時,上述兩個優(yōu)點其實都不存在,因此這一共識機制其實是個經歷的時間越久越安全,也越有魅力的機制。
缺點:
1.資源浪費,由于計算能力的競爭導致參與者們不斷升級硬件(顯卡)以獲得更大的計算能力,甚至生產專門用來計算SHA-256或是其他數(shù)學難題的機器(礦機),這些機器的生產和運行造成巨大的人力、電力資源浪費,只為了計算一道毫無意義的加密數(shù)學題,這也是比特幣最為人所詬病的一點。
2.升級困難,由于整個計算和競爭的過程全部寫在各式各樣的礦機當中,任何針對原有共識機制的升級都很難在短時間內通知并實現(xiàn)所有參與人的變更,且由于參與者個人意愿的不同,很難實現(xiàn)整個機制和系統(tǒng)的平滑升級,造成分叉和安全性下降幾乎很難避免的。
權益證明
為了改進POW資源浪費和升級困難的缺陷,POS機制應運而生,這一機制簡單來說就是將挖礦的全過程搬到線上,模擬一種虛擬挖礦的過程,怎么理解呢?
挖礦需要購買礦機獲得算力,礦機越多算力越大,收益也越多,由于礦機沉沒成本的存在,這些人就成為了比特幣的利益相關者。而我們如果想虛擬化這一構成,應該怎么做呢?我們可以把購買礦機,替換成購買一部分的數(shù)字貨幣,這樣持幣人也同樣可以變成利益相關者,同時持幣量越多的人,獲得的后續(xù)收益也越大,以此來模擬挖礦的過程就可以了。這里涉及到一個幣天的概念,即是說,每持有一個幣過了一天,就為這個幣增加一個幣天,等夠了365個幣天,可以獲得一定比例的增發(fā)獎勵,比如5%,8%等。
也就是說,最簡單的可以理解為,當我們開著電腦,使用某種POS幣種的錢包時,能夠獲得年化8%左右的新幣增長,直至發(fā)行達到上限。
優(yōu)點:
1.無資源浪費,沒有礦機,獲得大收益的方式是成為更大的利益相關者。
2.升級相對容易,都通過電腦在軟件和線上進行,不涉及硬件的運算重寫。
缺點:
1.安全性無法完全確定,部分持幣人可能是使用其他數(shù)字貨幣與POS幣種交換而來,不存在實質上的沉沒成本,作惡成本相對較低,且機制未經時間檢驗,無法短期內確定安全性。
2.通貨膨脹和財富集中現(xiàn)象更為明顯,由于有增發(fā)機制,在貨幣全部發(fā)行完畢之前每年均存在通貨膨脹的情況,財富也會趨于集中化。
權益委托證明
一種改進易用性的共識思路,持幣人投票選出固定數(shù)量且較為分散的特殊節(jié)點參與記賬,相互驗證,特殊節(jié)點通常是持幣量較大的強利益相關人,作惡可能性較小,同時記賬獎勵發(fā)放至這些特殊節(jié)點用于節(jié)點的運營,讓持幣數(shù)等同于投票權,一旦特殊節(jié)點作惡,持幣人有權票選新的節(jié)點繼續(xù)記賬。
優(yōu)點:
1.易用性最優(yōu),特殊節(jié)點數(shù)量不多,驗證效率高,使用人體驗好。
2.特殊節(jié)點往往是持幣量巨大的利益強相關團體或個人,具備更高的社會影響力,隨著幣價的上漲,記賬獎勵將為特殊節(jié)點帶來巨大的收益,因此特殊節(jié)點的宣傳意愿較上述機制最為強烈。
缺點:
1.安全性較弱,驗證節(jié)點過少,通過犧牲安全性交換更良好的易用性,本質上已經不能算是去中心化的記賬方式了,特殊節(jié)點的實質可能只是分布在世界各地的寥寥幾臺服務器而已,安全隱患較大。
2.特殊節(jié)點權利過大,也很難做到完全匿名,集體作惡或者集體受脅迫作惡的可能性無法排除。
3.個人投票意愿弱,且由于特殊節(jié)點本身也是持幣量巨大的權益人,通過票選的方式想變更節(jié)點必然是利益集團的博弈,社區(qū)分裂的可能性較高。
綜上所述,針對主流共識機制的爭論,盡管圈內對這些機制的孰優(yōu)孰劣尚無定論,共識機制也并不只有上述三種,但本著安全易用的原則與資源節(jié)約的思路,我們更傾向于優(yōu)化和改進POS機制中存在的種種問題,而且我們已經看到很多優(yōu)秀的解決方案應運而生,它們有些已經實踐,有些則仍在研究,但不論如何,這些不起眼的想法終有改變世界的一天,希望這一天能早些到來才好。