共识模式:PoW、PoS和新先锋PoF

来源:区块链 财经新闻 百科
2019-07-12 11:36:48

  区块链的工作方式常常令人困惑。因为人们对这个系统如何取代银行心存疑虑。银行从他们的交易中获得了很高的佣金,一般这些佣金率是10%到20%不等。

然而,使用区块链技术,这个佣金率几乎是千分之一。当我们在区块链上交换加密货币时,需要有人帮助进行这些交易。通过这种方式,我们向进行这些交易的证人支付佣金。

银行和证人之间的区别在于交易的速度和可靠性,以及他们收到的佣金之间的区别。与银行相比,区块链更快、更可靠、更便宜。那么,这些证人是如何通过批准这些交易获得奖励的呢?

目前有两种方法。第一个是中本聪在他的著名文章中提出的PoW系统。第二个是PoS系统,是在2013年的一次论坛讨论中出现的。最后是Fleta的PoF。

让我们仔细看看这些共识模型。

PoW: 第一个解开这个谜题的人获奖

先锋: 比特币
追随者: 以太币、门罗币、瑞波币、EOS, Stellar, Cardano等。

为在分布式设备之间成功达成共识创建工作量证明协议,可以说是比特币创始人中本聪的最高成就。在此过程中,他为区块链革命性技术奠定了基础。

PoW(工作量证明的缩写)是由先锋、比特币引入的一种共识协议,被许多其他区块链项目广泛使用。这个过程通常称为“挖掘”,因此网络上的节点称为“挖掘器”。PoW以数学问题答案的形式出现,这个问题需要大量的工作才能得到,但是一旦得到答案就很容易被验证是正确的。

回溯一下,我们来谈谈“节点”。“节点是运行比特币软件的强大计算机,通过参与信息传递,帮助比特币保持运行。任何人都可以运行一个节点,您只需下载比特币软件(免费)并保留一个开放的端口(缺点是它会消耗能源和存储空间——在编写本文时网络约占145GB)。节点在网络上传播比特币交易。一个节点将向它知道的几个节点发送信息,然后由谁将信息转发给它们知道的节点,等等。这样一来,它就能很快地传遍整个网络。

有些节点是挖掘节点(通常称为“矿工”)。这些将未完成的交易分组成块,并将它们添加到区块链中。他们是怎么做到的?通过解决一个复杂的数学难题即可。需要解决的难题是找到一个数字,当它与块中的数据结合并通过哈希值函数传递时,会产生一个在一定范围内的结果。这比听起来要困难得多。

这个过程包括确保链中的每一个已确认的块都以加密货币奖励采矿者,而采矿者通过网络发送货币收取的交易费用,以及任何预先确定的奖励,来挖掘这些加密货币。它确保矿商受到激励,并继续维持区块链,因为他们这样做是有回报的。

这些奖励是特别重要的,因为正在解决的谜题过程是非常昂贵的,在时间和计算能力方面都需要这样做。保持这些矿工的积极性是协议的一个关键功能,因为他们在某种意义上是保持系统运行的基础。使用工作量证明等系统是为了防止伪造交易,因为要伪造交易所需的数据极其困难,但很容易核实。

pos:你必须参与其中才能赢得它

先锋:Peercoin
追随者:Dash, NEO, Pivx等。

当试图解释复杂的概念时,一句话的描述往往是一个很好的起点。所以,简而言之:

权益证明算法通过要求用户押注其代币的数量来达成共识,从而有机会被选中验证交易块,并因此获得奖励。

 

与工作量证明系统不同,在工作量证明系统中,用户验证交易并通过执行一定数量的计算工作创建新块,而权益证明系统要求用户显示对一定数量的加密货币单元的所有权。

根据用户的财富(也被定义为“赌注”),以伪随机的方式选择新块的创建者。在权益证明制度中,块被称为“伪造”或“铸造”,而不是开采。验证交易并在此系统中创建新块的用户称为伪造者。

 

权益证明协议不仅可以有效地鼓励个人参与到系统中来,而且可以防止任何个人控制网络。为了实施51%的攻击,个人或团体需要拥有网络上的大多数代币。

我认为在很多方面,权益证明(PoS)比工作量证明(PoW)更好:

· PoS是节能的。由于上述原因,您不需要太多的计算能力来创建新块,因此PoS更适合于环境。
· PoS被认为更便宜,因为它需要更少的计算能力或电力。
· PoS似乎更分散,因为不存在共谋。然而,PoS确实有利于更大的利益相关者。
· PoS应该抵消PoW所带来的51%的攻击风险。如果你想要51%的控制权,你需要购买大量的加密货币。

然而,PoS并不完美。

POF: 防止块分叉

先锋: Fleta

共识是指对块生成的共同理解,特别是指谁生成下一个块或谁从链过程中生成的块中选择块。先前的协商一致意见使用了一种方法,将区块散布到整个网络,让任意用户来开采。但是,这需要确认块时间的高恢复,因为采矿者只有在新块散布到整个网络时才能产生后续块。为了解决这一问题,只选择了一定数量的矿工,以实现较低的块时间。

弗莱提出了一种PoF(配方验证器),通过使用配方器奖励序列来指定采矿目标并缩小传播范围,从而允许快速生成和传播区块。此外,观察者节点的存在允许立即进行身份验证,并防止块的分叉。任何人都可以制作配方,所以这扇门向所有人敞开。由于公式的挖掘顺序固定,可以获得较低的块时间,使得新块的传播范围非常小。

 

在指导这一共识时,两位参与者脱颖而出:

1. 制定者

制定者是达成协商一致意见的一个非常重要的部分。谁将被选为公式制定者取决于一些算法。RankTable计算所有公式帐户的分数并对分数进行排序。生成新方块的权力授予级别最高的公式编制者:

分数:uint64(Phase) << 32 + uint64(binary.LittenEndian.Uint32(hash[:4]))

“Hash”作为前一个块的哈希值,“Phase”是一个与时间相关的值,它显示RankTable已经“转”了多少次,或者遍历了用于生成块的所有公式。

这样做的目的是确保每个公式在每个阶段至少有一个挖掘机会,因此将为块生成的每个阶段生成不同的公式序列(或排序)。这可以防止任何恶意程序的攻击和共谋。

2. 观察者

观察者的主要目的是帮助防止针对区块链的DDoS攻击。这样,平台的安全性就得到了保证和认证。

为了维持系统的顺序和过程,每个公式者都会访问观察者节点来隐藏他们的ip。这可以防止针对配方程序的任何形式的有针对性的DDoS攻击。此外,观察者节点的存在允许立即进行身份验证并防止块的分叉。任何人都可以制作配方,所以这扇门向所有人敞开。

 

防止块分叉

当最高级公式生成一个块并接收到观察者节点的签名时,观察者节点对该块进行签名和存储。当同步组对签名进行签名时,它将接收该块,区块链将继续进行,因此如果发生了一个分叉块,它就不能通过观察者节点,从而阻止了分叉的发生。

其概念是,当公式顺序正确配置时,第1级节点只有权生成和签署块,在此阶段,生成两个或多个块来分叉区块链的操作将被观察者节点停止。因此,如果公式的秩顺序是同步的,那么仅通过验证块生成器和观察者节点签名就可以接收未分叉的块。

因此,生成的块是决定性的,观察者节点批准的所有交易都会立即得到确认。

通过观察者节点的实现,攻击者不能创建分叉块来诱导双重支付。此外,由于块生成的主体是一个配方器,所以创建配方器的个人也要进行区块链维护,并且由于观察者节点不需要补偿,所以奖励只授予拥有配方器的个人。

丢弃有缺陷的块

如果一个块生成器发送了一个不正确的块,接收节点将丢弃该块并准备接收一个新的块。在本例中,生成器有1秒的时间来生成一个普通块,否则第2级公式将开始创建一个新块,如果初始公式仍然没有提出一个新块,则在3秒后将传播这个新块。

观察者节点将确认初始生成器未能在3秒内创建块,因此将从排名第二的公式器继续执行块的签名过程。

TLDR;

用于块验证的特定组是观察者节点。如果5个观察者节点中有3个确认了块,就可以生成块。起初,观察者节点由fletcher控制,但是我们将把这些节点操作委托给第三方,比如Hyper formula ator validators。

观察者节点的作用就是确保双倍的开销。因此,与PoW或PoS不同的是,每个拥有操作挖掘节点的人都建议生成块,并根据算法(例如公式操作的持续时间)为其指定等级,他们将创建块并根据排序获得块奖励

注:此外,观察者节点将被委托给第三方,称为“超级公式网络”

结论

工作量证明无疑是一种过时的共识。当使用这种模型的项目价格很低时,这是相当昂贵的。因为它消耗大量的电力和时间。权益证明作为一种能耗低、效率高的算法,已经超越了PoW,

但是…

PoF共识比PoS共识更安全、更快。毫无疑问,随着区块链的发展,它的技术也在不断进步。但我们目前的印象是,PoF系统正在为一个非常有价值的目的而发挥带头作用。

与PoW共识不同,PoF不需要过多的计算资源,也不依赖于某人拥有的“赌注”大小。正因为如此,它减少了关于谁来挖矿和在每个人都有机会的时候制造障碍的竞争。PoF也有内置的机制来防止任何类型的叉的可能性。


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