網(wǎng)上有很多關(guān)于pos機進化過程,區(qū)塊鏈共識機制的演化的知識，也有很多人為大家解答關(guān)于pos機進化過程的問題，今天pos機之家(m.afbey.com)為大家整理了關(guān)于這方面的知識，讓我們一起來看下吧!

本文目錄一覽：

1、pos機進化過程

pos機進化過程

DSC共識算法的新探索。

人類能夠大規(guī)模地進行協(xié)作，能夠在地球上眾多生物中真正脫穎而出，最重要因素之一就是人類可以達成共識。這個共識來自于文化或者組織的認同。人們對國家、民族有共識，對公司有共識，這樣可以朝一個方向進行協(xié)作。如果沒有共識，就無法形成體系合作的力量，共識的產(chǎn)生有的來源于文化認同，有的來源于國家機器。比如貨幣的采用，是需要國家的信用背書。

比特幣的誕生則給我們帶來了一個可以自運轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)的成功范例。通過共識算法、加密、點對點網(wǎng)絡(luò)以及獎勵機制等，可以形成一個自治的社區(qū)，可以形成一個不通過中心機構(gòu)來達成的信任，最終實現(xiàn)點對點的價值流通。

這是一個全所未有的社會實驗，到目前為止，它還是比較成功的，全球有數(shù)千萬比特幣地址，市值超過1400多億美元。

目前區(qū)塊鏈的共識機制主要有哪些？有哪些值得關(guān)注的共識機制？除了PoW、PoS、DPoS、PBFT之外，還有哪些共識算法值得關(guān)注？它會不會繼續(xù)演化？藍狐筆記最近關(guān)注到一種叫DSC的共識算法，它試圖平衡效率、公平、安全等方面，新探索值得探究。

一、共識算法是區(qū)塊鏈自運轉(zhuǎn)的核心

對于區(qū)塊鏈來說，它沒有一個中心主體在負責體系的運轉(zhuǎn)，賬本怎么記？什么賬本才是大家確認的？諸如此類都需要由一個去中心化的機制來達成共識。

對于一個公鏈來說，它是否足夠安全，是否更有效率，共識機制是關(guān)鍵。共識機制設(shè)計好了，一是能夠保證網(wǎng)絡(luò)的安全，保證記賬的安全，免于遭受惡意攻擊；二是能夠讓社區(qū)很好的自運轉(zhuǎn)，特別是在如何激勵方面，是否有好的設(shè)計是自治社區(qū)能否進入良性循環(huán)的關(guān)鍵。

最后，越來越多的共識算法，除了保證安全之外，也會考慮到效率和公平。我們來看看，不同的共識算法各自的優(yōu)劣之處。

1. PoW

PoW算法是最經(jīng)典的共識機制。由比特幣引入并使用。以比特幣為例，PoW共識機制中，比特幣網(wǎng)絡(luò)中的礦工為了獲得記賬權(quán)，必須通過算力來解數(shù)學題。大約十分鐘時間，第一個發(fā)現(xiàn)特定屬性哈希的礦工將獲得記賬權(quán)，并被獎勵比特幣。

這個機制的本質(zhì)就是消耗算力，因為解題沒有其他辦法，就是靠算力。而雖然解題耗費算力，但驗證答案是否正確卻很簡單。由于算力背后是經(jīng)濟的成本，需要電費和礦機等支撐。這意味著要發(fā)起51%的算力攻擊需要巨大的能源和算力資源才能完成。

PoW是目前為止運行時間最長的共識機制，也是最久經(jīng)考驗的共識算法，有較高的安全性，也是相對公平、去中心化的網(wǎng)絡(luò)。

但同時也有不少地方被大家詬病。尤其是在電力消耗和性能上。由于解題需要消耗大量的電力，全世界PoW算法所消耗的能源據(jù)統(tǒng)計已經(jīng)超過愛爾蘭一個國家所消耗的電力。

另外，PoW的機制為了保證安全性，在性能上也不能兼顧，它的擴展性備受詬病。每秒才7個交易，跟中心化每秒10萬以上的交易相比，完全無法媲美?；赑oW機制，比特幣很難成為網(wǎng)絡(luò)電子現(xiàn)金支付系統(tǒng)。

在中心化方面，也存在一定的爭議。由于不同地區(qū)的電費不同，從成本上來說，最終會相對傾斜到電費成本較低的國家和地區(qū)。比如中國目前占據(jù)比特幣算力的相當大一部分。

上圖來源于blockchain.info，顯示了hashrate分布的中心化趨勢。

2. PoS

PoS跟PoW不同，它無須通過消耗算力獲得記賬權(quán)，所以更環(huán)保。PoS有驗證者，這些驗證者節(jié)點需要鎖定一定量的token，鎖定之后，就有權(quán)益的證明。一組驗證者輪流提議和投票下一個區(qū)塊的生成，而投票的權(quán)重取決于其持有token多少。

也就是說每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點鏈接到一個地址，這個地址所持有的代幣越多，它獲得生成下一個區(qū)塊的概率就越大。如果一個攻擊者試圖發(fā)起51%的攻擊，它需要持有超過50%以上的代幣，如果一個市值超過10億美元的網(wǎng)絡(luò)，攻擊者的成本至少5億美元以上，如果發(fā)生攻擊，導致網(wǎng)絡(luò)不安全，對理性攻擊者來說也沒有意義。而且PoS的防御和攻擊是不對等的，防御更容易些，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的代價要低于攻擊者的代價。PoS是由NxT最先提出的。

PoS更適合代幣固定的網(wǎng)絡(luò)，不會產(chǎn)生通貨膨脹，它的收益獎勵主要來自于用戶的交易。

PoS的好處是不用消耗大量能源，達成共識速度快，但也有不足，不是所有節(jié)點都愿意挖礦、永遠沒有最終性，需要檢查點機制來減緩這個問題、也容易產(chǎn)生分叉。

3.DPoS

DPoS比PoS更加高效。它的代幣持有人投票支持代表，當選的代表驗證區(qū)塊交易，獲得獎勵。DPoS的投票是持續(xù)進行的。一旦代表的表現(xiàn)不盡人意，代幣持有者可以用投票把代表選出。

由于代表需要遵守所有的規(guī)則，保證網(wǎng)絡(luò)正常運行時間，這也會比PoS更高效。此外，它不會分叉，比PoS有優(yōu)勢。

它的不足是有中心化的風險。如果只有20多個超級代表，這意味著如果超級節(jié)點被控制，網(wǎng)絡(luò)有一定的安全風險。不過，DPoS共識機制也在不斷的進化，不斷的尋找兼顧安全、去中心化和效率。

除了PoW、PoS、DPoS之外，還有PBFT、VBFT、PoA、PoE、PoI…哪些值得關(guān)注呢？

藍狐筆記發(fā)現(xiàn)Penta網(wǎng)絡(luò)的DSC共識算法，它有自己的特色，它試圖在保證安全性的同時，滿足效率與公平的需求，為成為DApp的基礎(chǔ)設(shè)施而努力。

二、DSC共識算法：安全、效率與公平的兼顧

DSC協(xié)議是指動態(tài)權(quán)益共識協(xié)議，采用散列抽簽算法，兼顧效率與公平。

DSC共識算法通過如下幾個步驟來實現(xiàn)區(qū)塊的生產(chǎn)：

首先是從全網(wǎng)節(jié)點進行代表的投票選舉，選出兩種代表：一是持有較多PNT代幣的議員，一個是持有較少PNT代幣的觀察員。

其次，在兩種代表中通過散列抽簽算法，隨機挑選部分議員和觀察員組成若干的共識組，每個共識組的議員或觀察員占比不得少于1/3。

共識組進行BFT共識。在議員中選舉出議長。議長提議生成區(qū)塊，其他議員和觀察員進行區(qū)塊驗證，在2/3以上節(jié)點驗證通過后，生成該共識組所對應(yīng)的候選區(qū)塊。共識組數(shù)量的多少沒有固定，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況進行動態(tài)調(diào)節(jié)，以保證正常出塊。

最后，候選區(qū)塊并不會自動成為正式區(qū)塊，還需要通過散列抽簽函數(shù)從所有共識組產(chǎn)生的候選區(qū)塊中選擇正式區(qū)塊。如果出現(xiàn)區(qū)塊共識在一定時間內(nèi)無法達成的情況，會啟動RESET機制。所有議員進行一輪BFT共識，產(chǎn)生一個RESET區(qū)塊，重新組成共識組，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)正常運行。

這樣的選舉設(shè)計也有議會機制的影子。比如美國建國之初，一開始試圖設(shè)置單一院制，但發(fā)現(xiàn)眾議院是基于人數(shù)，人口少的州很少有機會發(fā)出自己的聲音，于是產(chǎn)生了兩院制的議會。參議院不管各州大小，都是兩票，一共100席。眾議院則根據(jù)州人口多少獲得席位。設(shè)計的目的是為了兼顧各方利益。

DSC通過議長、議員、觀察員、共識組的設(shè)計，有一部分制衡和保證公平的考慮。因為觀察員有機會進入共識組，且不少于1/3，所以即使用戶是持有較少PNT的代表，也有機會獲得獎勵。這兼顧了公平，而在PoS共識機制中，一個持有很少代幣的用戶，能得到獎勵的概率非常低。

Penta的議員是PNT代幣持有節(jié)點主動發(fā)起申請，其他節(jié)點進行投票選擇。要想當選議員，首先要質(zhì)押一定數(shù)量的PNT代幣，同時必須獲得超過一定數(shù)量的票數(shù)。一旦當選議員，所有節(jié)點獲得記賬的機會均等。不是PNT數(shù)量越多，機會越大。議長是通過BFT共識過程產(chǎn)生，主要負責區(qū)塊生成。

觀察員是監(jiān)督的角色，它跟議員不同，所需要質(zhì)押的PNT數(shù)量較少，獲得的選票也較少。但觀察員分布更廣，數(shù)量更多。它代表了更多普通PNT代幣持有人的利益。更類似于眾議院的角色。觀察員無法當選為議員或議長，沒有生成區(qū)塊的權(quán)利。

Penta網(wǎng)絡(luò)的議員人數(shù)是動態(tài)增長的，這個跟美國參議院固定席位不同。根據(jù)參與節(jié)點和PNT持有排名情況，Penta網(wǎng)絡(luò)確定最初的議員數(shù)量和最低PNT代幣的質(zhì)押數(shù)量。同時，議員的數(shù)量和也會根據(jù)運行情況進行動態(tài)調(diào)整。觀察員的數(shù)量則不設(shè)置上限。

記賬過程也是靈活參與。首先存入作為保證金的PNT代幣，然后申請記賬，經(jīng)過投票、鎖定代幣之后，獲得參與記賬的機會。如要退出記賬，申請解鎖質(zhì)押的代幣，到期后獲得解鎖代幣，完成退出。

通過散列抽簽算法，Penta網(wǎng)絡(luò)可以從議員和觀察員中隨機選擇組成若干個共識組。假如每個共識組記賬人數(shù)n，n是動態(tài)調(diào)整的，其中，議員數(shù)量是（n1），那么，n/3<n1<2n/3,觀察員的數(shù)量是n2=n-n1。這樣保持了共識組里面靈活的組員比例，議員和觀察員都是動態(tài)調(diào)整，同時都保持在一定的數(shù)量范圍之內(nèi)。

關(guān)于惡意節(jié)點的懲罰：由于賬戶上質(zhì)押了保證金，一旦發(fā)現(xiàn)任何故意破壞系統(tǒng)的行為，將會對節(jié)點進行懲罰。比如議長提出兩個及以上區(qū)塊BFT共識提案，其他節(jié)點可以舉證，一旦確認，議長會收到遠高于收益的懲罰。這會讓作惡的成本處于不對稱的狀態(tài)。

Penta網(wǎng)絡(luò)共識還能避免分叉。它有協(xié)議升級的機制。協(xié)議升級需要所有議員進行BFT投票，（2n+1）/3以上議員贊成，即可在指定區(qū)塊高度自動切換到新協(xié)議，保證協(xié)議升級不發(fā)生分叉。協(xié)議升級主要是一些參數(shù)調(diào)整，比如共識組節(jié)點數(shù)量、交易手續(xù)費、最低保證金、議員和觀察員人數(shù)等。

對于節(jié)點來說，記賬可以獲得收益，交易也有手續(xù)費收益。其中50%的PNT用于共識記賬激勵。在議長提議的區(qū)塊被議員和觀察員確認之后，候選區(qū)塊變成正式區(qū)塊，在這個過程中，參與貢獻的記賬節(jié)點，也就是產(chǎn)生備選區(qū)塊的共識組成員都會得到相應(yīng)的PNT獎勵。

Penta的共識機制吸取了PoS、DPoS的優(yōu)點，也有自己的獨創(chuàng)之處，不用擔心分叉，不用擔心能源浪費，提高了效率，同時兼顧代幣較少持有人的利益，鼓勵更多人參與進來，減少寡頭利益風險，兼顧安全、效率、公平。

這種共識機制的設(shè)計值得探索，也值得保持長期關(guān)注。

三、結(jié)語

共識機制是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)的核心，區(qū)塊鏈上不同節(jié)點的副本要保持一致，都需要通過共識算法來達成。但是為了保證安全和去中心化，目前區(qū)塊鏈技術(shù)很難實現(xiàn)性能、安全和去中心化同時兼得。

不同的算法都有各自優(yōu)勢和不足。用PoW作為公鏈共識算法，很難實現(xiàn)擴展性，很難在它的基礎(chǔ)上構(gòu)建DApp的生態(tài)基礎(chǔ)，很難向主流人群擴展。

用PoS或者DPoS共識算法，也有可能產(chǎn)生一些小概率事件，比如私鑰被盜取、超級節(jié)點合謀導致中心化趨勢等。在兼顧性能同時，可能在去中心化和安全上出現(xiàn)了一些不足。

在共識算法上的實踐肯定還不會停止下來，而DSC的共識算法試圖平衡安全、去中心化和效率，以及公平等方面，希望在這個基礎(chǔ)上設(shè)計出一個可以安全、穩(wěn)定的價值傳遞網(wǎng)絡(luò)。

Penta的DSC共識協(xié)議跟DPoS不同的是，多了一個散列抽簽的算法，不僅僅照顧了代幣持有人的利益，還兼顧了更多公平和安全。

此外它還有插件化的共識組件，有靈活多種共識算法，可以支持到側(cè)鏈或獨立鏈。在Penta平臺上的記賬共識與DApp上側(cè)鏈或獨立鏈的共識分離，平臺層和業(yè)務(wù)層的解耦，不同的DApp采用不同的共識機制來達成自身的目的。

比如說，有的DApp對交易的性能要求不高，但對交易安全要求更高，它也許會選擇PoW算法，有的DApp對于交易性能要求很高，可能會采用DPoS的共識算法來達成目的。

未來的區(qū)塊鏈發(fā)展來看，由于要達成共識，肯定會犧牲效率。但要走向大規(guī)模人群的采用，沒有性能又是不行的。這里的悖論需要解決，要么，采用更加均衡的架構(gòu)和共識機制，做一個平衡的取舍。要么，采用非區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者中心化的方式來解決問題。

如果在區(qū)塊鏈的前提下，要達成一個可以落地的方案。采取類似于DSC這樣的共識算法，可以兼顧安全、效率以及公平，同時，通過一個比較靈活的設(shè)計，采用側(cè)鏈和獨立鏈的模式，允許這些鏈采用組件化的其他共識算法，實現(xiàn)不同場景下的不同最優(yōu)選擇。

可以預(yù)見，未來除了PoW、PoS、DPoS、PBFT、PoA、PoI……之外，還會有更多層出不窮的共識算法，這對于區(qū)塊鏈發(fā)展的探索都是有益的。

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題圖來自 Pixabay，基于 CC0 協(xié)議

以上就是關(guān)于pos機進化過程,區(qū)塊鏈共識機制的演化的知識，后面我們會繼續(xù)為大家整理關(guān)于pos機進化過程的知識，希望能夠幫助到大家！