紀元控股張銘博士分享區(qū)塊鏈中的POW、POS、DPOS共識算法及其優(yōu)缺點

紀元區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈中最核心的就是“共識”。共識就是大家都認可某個規(guī)則，某個價值觀。

區(qū)塊鏈中的共識是需要在整個生態(tài)都認可的，所有的角色不論是生產(chǎn)者、消費者、礦工等都遵循的一個獎懲機制。那么共識有了，接下來就是要說明“共識算法”，共識算法是決定了貢獻者的獎勵與權(quán)益。常見的共識算法有：POW、POS、DPOS.

1.POW：proof of work(工作量證明)。比特幣在Block的生成過程中使用了POW機制，一個符合要求的Block Hash由N個前導(dǎo)零構(gòu)成，零的個數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。要得到合理的Block Hash需要經(jīng)過大量嘗試計算，計算時間取決于機器的哈希運算速度。當某個節(jié)點提供出一個合理的Block Hash值，說明該節(jié)點確實經(jīng)過了大量的嘗試計算，當然，并不能得出計算次數(shù)的絕對值，因為尋找合理hash是一個概率事件。當節(jié)點擁有占全網(wǎng)n%的算力時，該節(jié)點即有n/100的概率找到Block Hash。POW是最早的共識機制，也是比特幣為代表的共識算法。POW是通過一定的工作量，來獲得相對應(yīng)的獎勵。用工作量來證明自己對社區(qū)的貢獻，從而得到獎勵，簡單理解就是“多勞多得”。換句話說，如果你的算力越高，那么你獲得的挖礦時間就會相對縮短，并且獲得代幣的獎勵幾率也就更大。一開始大家用普通筆記本電腦就可以挖礦了，后面有人為了搶獎勵于是用更快的電腦來挖礦，隨著比特幣價格往上漲，大家爭相升級設(shè)備去挖礦。短短時間經(jīng)歷了從一開始的PC、顯卡、礦機、集群再到礦池挖礦。所謂的：“礦池”就是有一個大的基地，里面放置了大量礦機在挖礦，挖到的礦再經(jīng)過體系內(nèi)進行分配，一般是誰出的資源多，誰占多點。

優(yōu)點：其算法采用了目前行業(yè)內(nèi)大家普遍認可的尋找隨機數(shù)，比較簡單且容易實現(xiàn)。同時就是安全性非常的高，因為犯錯的成本很高，所以也就導(dǎo)致了比特幣安全運行十年依然沒有出現(xiàn)任何大的系統(tǒng)隱患。

缺點：因為礦機設(shè)備需要耗費了大量的電力和水力，處理效率比較低。現(xiàn)在有礦池的出現(xiàn)，算力集中在個別幾家，那也就可能他們的算力超過全網(wǎng)的51%，就有做壞事的條件了，比如強行分叉一條新的鏈。隨著大礦池的出現(xiàn)，也就越來越中心化。違背了區(qū)塊鏈的初衷。（BTC.COM，Antpool，ViaBTC前三大礦池，已經(jīng)占到了全網(wǎng)52.4%的算力水平。）

2.POS：proof of stake（權(quán)益證明）。因為POW的越來越中心化，大家就開始心懷忌憚，于是虛擬貨幣愛好者開始研究另一種共識機制POS。POS也稱股權(quán)證明，是通過持幣而產(chǎn)生利息，并且對于驗證人和節(jié)點進行獎勵。對于獲得的獎勵，不是通過算力挖礦，而是通過持幣而產(chǎn)生利息。判斷標準是幣齡，幣齡=幣量x持有天數(shù)。這是根據(jù)你持有貨幣的量和時間，給你發(fā)利息的一個制度。當你獲得了利息以后，你的所有幣齡將被清空，你的持幣時間將從0重新算起。這個機制很像你在銀行存錢，銀行會根據(jù)你的數(shù)字貨幣資產(chǎn)情況來告訴你到底適合哪一種，并且根據(jù)你資本的大小支付給你相對應(yīng)的利息。

優(yōu)點：礦工不需要去拼算力，而且也不會浪費太多的算力，這樣間接性的就會縮短達成共識的時間。性能上會比POW要來的高。

缺點：擁有代幣的大戶可以坐享其成，而且所有參與者可以持幣拿利息。賣幣的人也會少了，大家想著存著幣拿利息，也不利于流動性。還有一個間接的危險，就是會吸引黑客攻擊大量幣的錢包。

3.DPOS:delegated proof of stake（委托權(quán)益證明）。最近很火熱的幣叫“EOS”，想必大家都有所耳聞，EOS的共識算法就是用DPOS委托權(quán)益證明。DPOS與POS其實差別不大，只是DPOS 選擇了一些節(jié)點代表來參與以后的交易驗證和記賬。我們可以把它想象成是“人民代表大會”，社區(qū)選擇少數(shù)可以代表的人，這些人代表整個社區(qū)去做投票記賬的事。EOS有21個節(jié)點（稱為：超級節(jié)點）。

優(yōu)點：繼承了POS的有錢且比POS更快的效率和更高的性能。

缺點：為了性能，對去中心化做了一個妥協(xié)。比如EOS來說，就21個超級節(jié)點，那么這個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不是真正意義上的“去中心化”了，反而變成了“弱中心”或者說“部分去中心化”。

以上三個共識算法是最常見的，當然還有一些項目是自創(chuàng)的公式算法，如果大家有興趣可以留言或者評價，我每天做解釋說明，有興趣了解的伙伴們可以私信我或者底下評論！