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链视界-共识机制:区块链世界里的“生存法则”,你敢不遵守吗

在区块链的世界里,“共识机制”是一个非常重要的概念。PoW、PoS、DPoS……相信刚开始接触区块链的朋友们,对于这几个高度相似的字母组合会感到云里雾里的。所以,今天小K君将为大家解释一下,共识机制里面的PoW、PoS、DPoS这些名词,到底是怎么回事。(文末附表格,保证让你一分钟理解并记住它们)一、共识机制是什么?在解释共识机制之前,我们要了解一下什么是共识。共识,顾名思义,就是:共同的认识,一个群体的成员在某一方面达成了一致的意见,便形成了“共识”。大到国家法律法规,小到公司规章制度,这些都是“共识”。在理解这一点后,小K君就给大家解释一下,什么是共识机制。按照官方给出的定义:加密货币多数采用去中心化的区块链设计,节点是各处分散且平行的,所以必须设计一套制度,来维护系统的运作顺序与公平性,统一区块链的版本,并奖励提供资源维护区块链的使用者,以及惩罚恶意的危害者。这样的制度,必须依赖某种方式来证明,是由谁取得了一个区块链的打包权(或称记帐权),并且可以获取打包这一个区块的奖励;又或者是谁意图进行危害,就会获得一定的惩罚,这就是共识机制。简单来说,像国家的法律法规、公司的规章制度,这些“共识”都是中心化的,所以自然会有中心化的机构进行维护。而对于区块链来讲,区块链相当于一本全网节点共同维护的“分布式账本”,是去中心化的,那么整个网络的维护,更新都是问题,谁来记录交易?又如何进行管理?为了解决这些问题,区块链项目的创立者专门设计一套相应的规则,“交易的记录权与奖励的发放权利,需要全网共同参与投票,只有得到了全网大多数人的同意,才能最终确定”,通过这样的规则保证整个网络的安全性、交易的有效性,使整个网络在这套规则的框架范围内正常地运营下去,这个规则就是我们说的共识机制。二、共识机制有什么作用?解释完了共识机制的概念,我们再来说一下共识机制的作用。其实共识机制在区块链的技术中占据核心位置。为什么这么说呢?这是因为,在区块链的整个系统框架中,信任是网络运行的基础,而共识机制是维护信任的机制。共识机制最大的好处就在于,它解决了陌生人之间的不信任问题。用什么方式解决呢?用发动全网节点共同监督、记录交易的方式来解决陌生人间交易的不信任问题。基于共识机制,两个互不信任的陌生人可以在全网节点的共同监控下完成交易,交易信息通过复杂的密码学换算,以代码的形式公之于众,一切交易行为曝露在光天化日之下,想赖账也赖不掉。此外,全网节点的交易记录、激励体系都需要遵从一定的规则,也就是“共识机制”,在共识机制这个“宪法”框架内,去记录交易、获得奖励,而记账和奖励的方式会直接影响到整个区块链系统的安全性和可靠性。由此,我们说,共识机制是区块链技术的核心,也是区块链实现“去中心化”的客观需要。三、主流的共识机制有哪些?不同的区块链系统,其共识机制也是不同的,这就类似于每个国家的“宪法”都不太一样。目前已经出现了十几种共识机制,其中主流的共识机制主要有:工作量证明机制(PoW)、权益证明机制(PoS)、委托权益证明机制(DPoS)。(一)工作量证明机制(PoW)“工作量证明机制(PoW)”最早由比特币采用,通俗地来讲,就是多劳多得,少劳少得的,你付出的工作量越多,你能得到比特币奖励的概率就越大。从这个角度看,“工作量证明机制”也可以看作是比特币系统的激励机制。工作量证明机制(PoW)的运行原理是这样的:全网想要达成共识,需要通过解答“哈希函数”的方式来证明自己完成了一定的工作量,谁能够快准狠地完成工作,解答正确哈希值,谁就会获得记录交易(记账)的权力,进而获得比特币奖励。采用工作量证明机制(PoW)好处在于,通过全网节点参与记录的方式,保证了交易记录的真实性、安全性和不可篡改性。其去中心化程度最高,但相应的,也正是因为所有人都要参与的缘故,使其处理交易的速度过慢,比较浪费资源,劳民伤财。(二)权益证明机制(PoS)权益证明机制(PoS),是为了弥补比特币工作量证明机制PoW的不足,由以太坊提出的一种新共识机制。权益证明机制,简单来讲,跟它的字面意思一样,权益、股权,即你持有的币越多你的权益就越大,你计算哈希值的难度就会降低,挖矿就会更容易一些。采用权益证明的优势在于,能够在一定程度上提升交易处理效率,不再消耗大量的能源去竞争记账。但相应的,由于二八法则的效应,大量的代币集中在少部分人手中,致使持币越多,越容易获得挖矿的权利,最终会形成一个强者恒强,弱者恒弱的局面,挖矿集中在少部分人手中,去中心化会渐渐演变成多中心化。(三)委托权益证明(DPoS)委托权益证明(DPoS),它又在权益证明(PoS)基础上增加了“委托”二字。委托权益证明(DPoS)是一种基于投票选举的共识机制:持币人投票选出几个代表节点来运营网络,用专业运行的网络服务器来保证区块链网络的安全和性能,参与维护网络节点和投票,会获得社区奖励。EOS采用的就是“委托权益证明(DPoS)”机制,将“记账权力”委托给一小群“超级节点”。在委托权益证明的设定里,需要选取21个超级节点,有点类似于我们国家的“人民代表大会制度”,一位人大代表,代表的是一群人民的利益;一个超级节点,则代表的是一群普通节点的利益。在委托权益证明机制(DPoS)中,不需要算力解答哈希函数,而是由持币者投票选出生产者。因此,相对于PoW,DPoS机制处理交易速度有了巨大提升,预计最高可达到每秒数百万币的确认速度。不过,委托权益证明(DPoS)也存在着一定的缺陷,它需要解决社区投票积极性的问题,以及为了高速而减少节点,进而加剧“中心化”的问题。纵观上述三种主流共识机制,我们可以发现,虽然迭代后的共识机制相较于之前的共识机制,都有一定的提升,也弥补了一定的不足,但是每一种共识机制依旧存在一定的缺陷:要么牺牲效率来确保去中心化程度,要么牺牲去中心化程度来提升效率。对于这些问题,小K君认为,能够找到拉动效率与去中心化程度齐同并进的解决之法固然是完美的方案,但是,以区块链目前的发展情况来看,我们更应该关注的焦点在于,某种共识机制,能够在特定领域里充分发挥自身优势,就算它看起来并不是非常完美的,也并不是通用于任何场景的。最后,送上小K君为大家制作的表格,帮助大家快速理解并记住三种主流共识机制:

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