pos機制的幣種,兩種區(qū)塊鏈共識機制的比較

 新聞資訊  |   2023-03-12 07:12  |  投稿人:pos機之家

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1、pos機制的幣種

pos機制的幣種

比特幣和以太坊作為目前兩種最著名的數(shù)字貨幣,都采用的是POW(工作量證明)機制。但是,以太坊正計劃在未來將共識機制轉向POS(權益證明機制)。這在區(qū)塊鏈領域是一個重要改變,也引起了區(qū)塊鏈社區(qū)關于POW與POS的激烈討論,主要討論的問題有這兩種機制誰的安全性更高,哪種機制長期來看運行會更好?

為何共識機制如此重要?

在討論POW和POS這兩種機制之前,我們首先需要理解共識機制對區(qū)塊鏈為何如此重要。區(qū)塊鏈最大的特點就是去中心化和不可篡改,而共識機制就是實現(xiàn)這兩種特點的核心。區(qū)塊鏈是一個去中心化網絡,參與運算的計算機在這個網絡里被稱為節(jié)點,以共享的方式維護整個分布式數(shù)據庫。任何人可以不經過許可就加入到這個網絡中,每個節(jié)點都儲存著整個區(qū)塊鏈的全部交易數(shù)據。實際上,每個節(jié)點都是一個包含全部交易記錄的賬本,因此區(qū)塊鏈也被稱為分布式賬本技術(DLT)。

區(qū)塊鏈網絡中交易被打包在一起,稱為“區(qū)塊鏈”。這些區(qū)塊通過之前確定的協(xié)議機制按順序相互連接。更新區(qū)塊鏈內容的唯一方法就是再加入一個新的區(qū)塊,因為原有的區(qū)塊鏈無法刪除和更改。同時,任何一個節(jié)點都可以在不經過第三方機構的介入來添加新的區(qū)塊。

因為每個節(jié)點都可以添加新的區(qū)塊,所以建立一種合理的規(guī)則對于保持數(shù)據完整是非常重要的。如果有節(jié)點在添加新的交易區(qū)塊時不被其他節(jié)點同意,那么這個新區(qū)塊就會被判定為無效。如果這個節(jié)點堅持在原有區(qū)塊上添加新的交易記錄,而且仍然忽視整個社區(qū)的規(guī)則時,那么其他節(jié)點就會被迫選擇社區(qū)分裂,這樣他們就可以在原有網絡上繼續(xù)堅持已有規(guī)則和交易記錄,這個過程被稱為區(qū)塊鏈的“硬分叉”,頻繁的硬分叉不利于區(qū)塊鏈的穩(wěn)定性。共識機制的建立就可以有效減少硬分叉的發(fā)生。

另外,某些惡意節(jié)點可能控制網絡發(fā)起DDoS攻擊(分布式拒絕服務攻擊),造成交易出錯,例如出現(xiàn)雙花等問題。共識機制可以用來對每一筆交易進行驗證,避免雙花問題。共識機制目前已經發(fā)展出了很多種類,POW是區(qū)塊鏈領域中最常見和被應用最廣泛的共識機制,相比之下,POS是最新發(fā)展出來的共識機制。

POW機制是什么?

POW算法的概念由Cynthia Dwork 和Moni Naor在1993年的文章中首次闡述,這個名詞由Markus Jakobsson在1999年正式提出。中本聰所創(chuàng)造的比特幣網絡是實施POW機制的最著名案例,接下來我們將通過比特幣的運行原理來解釋POW機制。

在比特幣這個區(qū)塊鏈網絡中,交易首先會被打包放在一個內存池中,每十分鐘會產生一個區(qū)塊。這些區(qū)塊在被記錄在鏈上中需要被礦工驗證,這些礦工通過專門設計的硬件和軟件來處理這些交易。交易確認的過程,就被稱為挖礦。挖礦的過程中需要礦工來進行復雜的哈希運算,通過哈希求解進行競爭,來獲得進行交易確認的機會,從而獲得寫入新區(qū)塊時伴隨產生比特幣獎勵。

比特幣用戶發(fā)起交易時,會將交易數(shù)據提供給礦工,這是一個簡單的過程。然而,礦工也需要知道鏈上最后一個區(qū)塊的加密哈希值。鏈上最后一個區(qū)塊的加密哈希值是產生新的區(qū)塊的必要條件,獲得哈希值才能保證整條鏈的完整無誤,這也是挖礦過程中困難的部分。

任何礦工都不知道最后一個區(qū)塊的加密哈希值,他們需要進行大量運算來找出正確的哈希值。哈希運算沒有任何技巧,只需要足夠的算力來進行運算。如果某個礦工破解了這個哈希運算后會在整個社區(qū)公布,這樣其他礦工會看到他計算出來的的哈希值來證明他的運算成功,這個過程被稱為POW(工作量證明)。這樣,成功求解的礦工記錄了這個新的區(qū)塊,內存池中的交易也會被成功記錄。

哈希值求解的過程也是不對稱的,對于礦工來說整個過程是困難的,但是在網絡中看到這個過程是容易的。隨著難題求解的過程變得更加容易,每個區(qū)塊的生成時間將變得少于10分鐘。然后,哈希運算的難度每14天更新一次,會變得更加困難。這樣隨著計算難度的增加,求解所需要的算力也會增加。

當黑客針對多數(shù)成員發(fā)起的DDos攻擊,即掌握算力的51%以上發(fā)起攻擊將是成本高昂的。潛在的黑客攻擊所消耗的成本將高于自己的收益。因此, POW機制將會使整個區(qū)塊鏈網絡更加安全。

但是POW在追求高安全性的同時成本也很高,例如:

比特幣挖礦的能量消耗十分高,例如到2018年底,冰島的比特幣挖礦消耗的能力將高于整個國家其他領域能量消耗之和。由此造成的環(huán)境壓力將會對比特幣造成不利的公共影響。另外,如此之高的能量消耗由法幣支付,這也會對比特幣價格造成多米諾效應。

另外,不斷更新的計算硬件以及日益增加的能源消耗,對于個人來說將難以承受?;诮洕б妫忍貛磐诘V將變得更加集中化,未來將會被更加組織化的礦池所控制。這種中心化機制也違反了區(qū)塊鏈去中心化的初衷。

目前控制普通用戶計算機進行挖礦的黑客行為愈加頻繁,黑客通過這種方式掌握算力提高自己挖礦的ROI(投資回報率)。而用戶可以定期對軟件和操作系統(tǒng)修復漏洞來避免這種黑客攻擊。

POS有何不同?

采用POS共識機制的區(qū)塊鏈網絡具有進行交易認證的特殊節(jié)點。這些節(jié)點將自己的token鎖倉,被稱為“權益代表”。這意味著這些節(jié)點參與到這個社區(qū)建設的程度更深,不像比特幣挖礦過程中礦工可能并不擁有比特幣,就參與到交易確認環(huán)節(jié)中。

權益代表鎖倉的通證越多,鎖倉的時間越長,得到確認交易產生區(qū)塊的可能性將會越高。所有的token在之前已經被全部釋放出來,以后不需要再釋放新的token,并會將交易手續(xù)費作為獎勵發(fā)放給對權益代表。

因為POS并不需要處理復雜的運算進行工作量證明,所以POS消耗的能量較少。同樣的,因為不需要所有的節(jié)點參與交易證明,整個區(qū)塊鏈網絡的擴容性更高,這就出現(xiàn)了一種新的擴容方案——Sharding。Sharding的概念來源于數(shù)據庫管理——將數(shù)據水平分配到不同的服務器中以提高效率。

POS共識機制展現(xiàn)出了許多優(yōu)點,區(qū)塊鏈領域的專家正在制定不同的方案,例如:

§ 如果有惡毒玩家大量獲得token,成為一個token多于任何人的權益代表,整個區(qū)塊鏈網絡可能就不安全。然而,市場經濟將會阻止這種行為,因為大量搶購token將會造成toekn價格暴漲,實施惡意行為的代價將十分巨大,這些黑客的行為將難以進行攻擊。

§ 另外一種情況就是權益代表可能進行惡意的交易認證,產生錯誤區(qū)塊。目前以太坊項目團隊正在提出新的Casper方案來將他們的共識機制轉向POS,這種新方案將會使這些惡意的權益代表失去他們的token,并且未來也被禁止成為權益代表。

POW vs. POS: 未來屬于哪種共識機制?

雖然POW為區(qū)塊鏈網絡提供了更安全的的去中心化共識機制,而且也在眾多區(qū)塊鏈項目中得到驗證,但是挖礦帶來的能源消耗和由此造成的環(huán)境壓力,以及數(shù)字貨幣背后缺乏實際資產支持都引起了大量的媒體負面報道。目前這些問題的影響已經顯而易見,例如中國已經正式禁止了比特幣挖礦。

雖然POS機制出現(xiàn)不久,但是采用這種機制的區(qū)塊鏈項目已經出現(xiàn),例如著名的加密貨

幣DASH已經正式實施POS機制。如果POS的支持者可以向廣大的加密貨幣社區(qū)確保這種機制有能力保障區(qū)塊鏈網絡的安全,那POS將會得到的更多支持。如果名望很高的以太坊項目轉向POS的過程取得了成功,這將會促進POS的廣泛應用。因此,在接下來的幾個月時間里,我們將會發(fā)現(xiàn)哪種機制將是未來更合適的區(qū)塊鏈共識機制。

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