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以太坊常用的三种共识机制(算法):PoW(Proof of Work),工作量证明机制;PoS(Proof of Stake):股权证明机制;DPoS(Delegated Proof of Stake),授权股权证明机制。这些共识机制都能在现实生活中找到对应的经济模型,吸引人们参与其中,组成安全网络,并有序运行。但是,长期来看它们各有优缺点,都存在失败的可能。

下面我们看看这些机制的演进过程。


PoW(Proof of Work):工作量证明机制
1.基本原理

这是比特币采用的共识机制,也是最早的。理解起来,很简单,就是“按劳取酬”,你付出多少劳动(工作),就会获得多少报酬(比特币等加密货币)。在网络世界里,这里的劳动就是你为网络提供的计算服务(算力x时长),提供这种服务的过程就是“挖矿”。

那么“报酬”怎么分配呢?假如是真的矿藏,显然在均匀分布的前提下,人们“挖矿”所得的比重与各自提供的算力成正比,通俗一点就是,能力越强获得越多。

2.优点

机制本身当然很复杂,有很多细节,比如:挖矿难度自动调整、区块奖励逐步减半等,这些因素都是基于经济学原理,能吸引和鼓励更多人参与。

理想状态,这种机制,可以吸引很多用户参与其中,特别是越先参与的获得越多,会促使加密货币的初始阶段发展迅速,节点网络迅速扩大。在Cpu挖矿的时代,比特币吸引了很多人参与“挖矿”,就是很好的证明。

通过“挖矿”的方式发行新币,把比特币分散给个人,实现了相对公平(比起那些不用挖矿,直接IPO的币要公平的多)。

3.缺点

一是,算力是计算机硬件(Cpu、Gpu等)提供的,要耗费电力,是对能源的直接消耗,与人类追求节能、清洁、环保的理念相悖。不过,如果非要给“加密货币”找寻“货币价值”的意义,那么这个方面,应该是最有力的证据。

二是,这种机制发展到今天,算力的提供已经不再是单纯的CPU了,而是逐步发展到GPU、FPGA,乃至ASIC矿机。用户也从个人挖矿发展到大的矿池、矿场,算力集中越来越明显。这与去中心化的方向背道而驰,渐行渐远,网络的安全逐渐受到威胁。有证据证明Ghash(一个矿池)就曾经对赌博网站实施了双花攻击(简单的说就是一笔钱花两次)。

三是,比特币区块奖励每4年将减半,当挖矿的成本高于挖矿收益时,人们挖矿的积极性降低,会有大量算力减少,比特币网络的安全性进一步堪忧。




PoS(Proof of Stake):股权证明机制。
1.基本原理

这是点点币(PPC)的创新。没有挖矿过程,在创世区块内写明了股权分配比例,之后通过转让、交易的方式(通常就是IPO),逐渐分散到用户手里,并通过“利息”的方式新增货币,实现对节点的奖励。

简单来说,就是一个根据用户持有货币的多少和时间(币龄),发放利息的一个制度。现实中最典型的例子就是股票,或者是银行存款。如果用户想获得更多的货币,那么就打开客户端,让它保持在线,就能通过获得“利息”获益,同时保证网络的安全。

2.优点

一是节能。不用挖矿,不需要大量耗费电力和能源。

二是更去中心化。首先说,去中心化是相对的。相对于比特币等PoW类型的加密货币,PoS机制的加密货币对计算机硬件基本上没有过高要求,人人可挖矿(获得利息),不用担心算力集中导致中心化的出现(单用户通过购买获得51%的货币量,成本更高),网络更加安全有保障。

三是避免紧缩。PoW机制的加密货币,因为用户丢失等各种原因,可能导致通货紧缩,但是PoS机制的加密货币按一定的年利率新增货币,可以有效避免紧缩出现,保持基本稳定。比特币之后,很多新币采用PoS机制,很多采用工作量证明机制的老币,也纷纷修改协议,“硬分叉”升级为PoS机制。

3.缺点

纯PoS机制的加密货币,只能通过IPO的方式发行,这就导致“少数人”(通常是开发者)获得大量成本极低的加密货币,在利益面前,很难保证他们不会大量抛售。因此,PoS机制的加密货币,信用基础不够牢固。为解决这个问题,很多采用PoW+PoS的双重机制,通过PoW挖矿发行加密货币,使用PoS维护网络稳定。或者采用DPoS机制,通过社区选举的方式,增强信任。




DPoS(Delegated Proof of Stake):授权股权证明机制
1.基本原理

这是比特股(BTS)最先引入的。比特股首次提出了去中心化自治公司(DACs)的理念。比特股的目的就是用于发布DACs。这些无人控制的公司发行股份,产生利润,并将利润分配给股东。实现这一切不需要信任任何人,因为每件事都是被硬编码到软件中的。通俗点讲就是:比特股创造可以盈利的公司(股份制),股东持有这些公司的股份,公司为股东产生回报。无需挖矿。

对于PoS机制的加密货币,每个节点都可以创建区块,并按照个人的持股比例获得“利息”。DPoS是由被社区选举的可信帐户(受托人,得票数排行前101位)来创建区块。为了成为正式受托人,用户要去社区拉票,获得足够多用户的信任。用户根据自己持有的加密货币数量占总量的百分比来投票。DPoS机制类似于股份制公司,普通股民进不了董事会,要投票选举代表(受托人)代他们做决策。

这101个受托人可以理解为101个矿池,而这101个矿池彼此的权利是完全相等的。那些握着加密货币的用户可以随时通过投票更换这些代表(矿池),只要他们提供的算力不稳定,计算机宕机、或者试图利用手中的权力作恶,他们将会立刻被愤怒的选民门踢出整个系统,而后备代表可以随时顶上去。

2.优点

一是,能耗更低。DPoS机制将节点数量进一步减少到101个,在保证网络安全的前提下,整个网络的能耗进一步降低,网络运行成本最低。

二是,更加去中心化。目前,对于比特币而言,个人挖矿已经不现实了,比特币的算力都集中在几个大的矿池手里,每个矿池都是中心化的,就像DPoS的一个受托人,因此DPoS机制的加密货币更加去中心化。PoS机制的加密货币(比如未来币),要求用户开着客户端,事实上用户并不会天天开着电脑,因此真正的网络节点是由几个股东保持的,去中心化程度也不能与DPoS机制的加密货币相比。

三是,更快的确认速度。比如,亿书使用DPoS机制,每个块的时间为10秒,一笔交易(在得到6-10个确认后)大概1分钟,一个完整的101个块的周期大概仅仅需要16分钟。而比特币(PoW机制)产生一个区块需要10分钟,一笔交易完成(6个区块确认后)需要1个小时。点点币(PoS机制)确认一笔交易大概也需要1小时。

3.缺点

前几天,比特股的作者发表了一篇被广泛认为很傻的文章(见参考),预言DAO(去中心化组织)和DAC(去中心化公司)都将失败。文中披露了大量实践经验,基本算是DPoS的问题。概括起来,主要是:

一是投票的积极性并不高。绝大多数持股人(90%+)从未参与投票。这是因为投票需要时间、精力以及技能,而这恰恰是大多数投资者所缺乏的。

二是对于坏节点的处理存在诸多困难。社区选举不能及时有效的阻止一些破坏节点的出现,给网络造成安全隐患。



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