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pos機(jī)原理詳解
POW證明這類共識(shí)機(jī)制的核心是,每發(fā)一條消息,你需要證明你付出了一定代價(jià)(或者你擁有一些東西),然后誠(chéng)實(shí)的人會(huì)收到獎(jiǎng)勵(lì),于是兩者相加就相當(dāng)于不誠(chéng)實(shí)的人受到懲罰。
但是,既然需要付出代價(jià),每個(gè)人又都是利己主義者,自然,如果有方法可以作弊,也就是在沒有付出代價(jià)的情況下證明自己付出了代價(jià),那么自然大家就都會(huì)去做。所以,在付出代價(jià)之后,你要給出一個(gè)證明,證明你確實(shí)付出了一些代價(jià)。
POW的方法最直觀——哈希函數(shù)是密碼學(xué)上計(jì)算難度經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證的東西,所以用它來做證明是最有效不過的。每發(fā)一條消息(上傳一個(gè)區(qū)塊)的時(shí)候,你要證明你付出了一定的算力,你的證據(jù)就是某串你加在區(qū)塊里的無意義字符串,而加上這個(gè)字符串之后,你的區(qū)塊的哈希值正好小于某個(gè)數(shù)。哈希函數(shù)的特性告訴我們,你沒有任何取巧的方法可以做到這一點(diǎn)——唯一的可能是,你真的一個(gè)一個(gè)字符串地去試了。所以,我們知道你確實(shí)付出了很多的代價(jià)才能給出這么一個(gè)字符串。
然而,POW不是沒有缺陷,除了大量消耗能源之外,POW的另外一個(gè)問題是它的價(jià)值回路必須要通過外部輸入。也就是說,采用POW的數(shù)字貨幣仍舊不是理想狀態(tài)的數(shù)字貨幣,因?yàn)樗鼈兊陌踩圆恢苯优c使用者相關(guān),而是要通過礦工這個(gè)媒介。
于是POS就被提出來了。POS的設(shè)想是非常好的——采用POS的貨幣的安全性直接與使用者相關(guān),省去了礦工這個(gè)媒介。POS簡(jiǎn)單說就是,每當(dāng)發(fā)表一條消息的時(shí)候,不用證明你付出了什么代價(jià),而要證明你擁有一定數(shù)量的錢。而擁有錢代表著,如果你作弊損害了這個(gè)系統(tǒng)的安全性,你的錢會(huì)貶值,這變相地讓你付出了代價(jià)。這東西更好的一點(diǎn)是,如果采用POS,實(shí)際上連挖礦獎(jiǎng)勵(lì)都不需要,因?yàn)镻OS實(shí)際上不需要付出任何代價(jià)。
需要注意的是,POW基本上原理都類似,而且,說到POW基本上就指的是比特幣那種??墒荘OS是一類共識(shí)算法,或者說是一類共識(shí)算法的設(shè)計(jì)思想,而不是一個(gè),最早采用POS的是peercoin,于是幾乎所有的科普文章都把Peercoin的POS當(dāng)做是POS的定義。這是不對(duì)的——因?yàn)镻eercoin的POS是有漏洞的,漏洞簡(jiǎn)單說就是——越有錢的人,作弊付出的代價(jià)就越大,所以51%攻擊在POS里面更不可行。然而,對(duì)于沒錢的人而言,他們沒代價(jià)可付,所以一些惡意行為對(duì)于他們是有益的,這就會(huì)導(dǎo)致著名的公地悲劇。這種叫Nothing-at-stake attack(無利益攻擊),所有POS算法,必須有對(duì)付這種攻擊的機(jī)制,否則就不能用。
目前,還沒有一個(gè)區(qū)塊鏈真正采用了POS,所以POS仍舊是一個(gè)缺乏足夠?qū)嵺`檢驗(yàn)的機(jī)制。但是從理論上來看,Ethereum的casper,ALGORAND和Ouroboros是幾個(gè)比較成熟的POS算法。
至于POS的一個(gè)變種DPOS,實(shí)際上是解決Nothing-at-stake attack(無利益攻擊)的另一種方式——沒錢的滾蛋,只有有錢才能參加共識(shí)。所以,DPOS的本質(zhì)實(shí)際上是一個(gè)中心化的共識(shí)機(jī)制。
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目前幾乎所有中文的科普中,都只寫這一種POS,這正是我反復(fù)強(qiáng)調(diào)的幾乎整個(gè)中文社區(qū)的誤區(qū)。然而,第一,這種POS是有重大缺陷的,就是它不防止無利益攻擊,我再?gòu)?qiáng)調(diào)一遍,任何沒有防止無利益攻擊的POS都不能稱之為完整的共識(shí)算法,這是個(gè)非常嚴(yán)重的問題。
第二,幣齡這個(gè)概念并不是POS的必要概念之一,加入了幣齡之后其實(shí)就不是權(quán)益證明,而是財(cái)產(chǎn)抵押證明了,也就是你證明的是你有一筆一段時(shí)間沒有動(dòng)用過的財(cái)產(chǎn),而不是你有某筆財(cái)產(chǎn)。這個(gè)東西其實(shí)是很有爭(zhēng)議的,因?yàn)樗粌H改變了模型(例如這樣的模型不鼓勵(lì)交易而鼓勵(lì)所有人都攢錢挖礦),而且?guī)砹嗽S多新的攻擊例如save-up attack。
最后,再?gòu)?qiáng)調(diào)一遍——POS是一類共識(shí)算法,他們的特點(diǎn)就是字面上的意義——每發(fā)布一個(gè)消息,要證明自己擁有某些財(cái)產(chǎn)。許多共識(shí)算法可以歸到此類,但POS并不特指某個(gè)共識(shí)算法,尤其不是peercoin的共識(shí)算法。
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