区块链共识机制

加密货币使用分布式寄存器或区块链来记录信息-首先,关于价值转移平台上每个地址的余额(例如,比特币和大多数加密货币),尽管该方法可以应用于任何信息。

图片

关键条件是网络必须集体协调寄存器的内容:它是在链中所有参与者之间分配的,而不是将集中式帐户管理转移到一个实体,例如银行。

该网络需要就区块链上记录的信息达成共识。 达成共识的方式会影响协议的安全性和经济性。 这里有五个实现它的例子。

1.工作量证明(PoW)


工作证明是比特币的创建者创建的第一个分布式共识机制,化名中本聪(Satoshi Nakamoto)知道。 许多加密货币都效仿他的榜样,包括以太坊。

在PoW的情况下,网络上负责维护区块链安全性的所有计算机(在比特币的情况下被称为矿工)正在计算称为哈希的数学函数。 对于计算机而言,这是一项相当简单的任务,但会不断重复,因此在计算方面非常昂贵。 计算机竞争具有特殊属性的哈希搜索。 首先计算它的计算机将收到已完成必要工作的确认,并将能够向区块链添加新的交易块。 作为奖励,他将获得一部分新鲜开采的比特币(当前每块12.5 BTC或大约每10分钟一枚),以及用户为发送硬币而支付的所有小额交易费用。

PoW根据以下原则工作:向区块链添加大量新交易非常昂贵,但是由于寄存器的透明性,检查交易是否有效非常容易。 矿工集体确认整个区块链的有效性,只有在添加了几个新区块之后,交易才被视为完全“确认”。 如果攻击者试图以非法方式使用硬币,则网络的其余部分将忽略其交易。 攻击者进行此类欺诈的唯一方法是拥有巨大的计算能力,使您可以逐块进行挖掘,并一遍又一遍地从整个网络中获得对工作的首次确认。 该方法称为“ 51%攻击”,因为要实施此方法,您需要拥有总网络哈希的一半以上。 现实情况是,没有任何矿工可以拥有如此大的哈希值。 换句话说,进行此类欺诈的尝试是1)极其昂贵的(因为这需要设备和电力成本,并且由于在实际版本的区块链中缺少工作并获得奖励而招致机会成本)和2)极不可能。 因此,矿工们最好保持诚实(更有利可图)。

2.股权证明


由于需要处理能力,PoW是一种昂贵且耗能的方法。 在创造专门为采矿而设计的专用设备的过程中,整个行业都在发展。 权益证明(PoS)是一种不需要特殊设备的替代方法,近年来已变得非常流行。 在PoW的情况下,参与者将下一个交易块添加到链中的可能性由哈希级别确定。 在PoS的情况下,此概率由参与者硬币的数量确定。 换句话说,每个网络节点都与一个特定地址相关联,并且属于该地址的硬币越多,它们开采(在这种情况下为“袋装”)下一个区块的可能性就越大。 看起来像是彩票:中奖者是由机会决定的,但是他拥有的硬币(彩票)越多,他拥有的机会就越多。 想要进行欺诈性交易的攻击者将需要拥有超过50%的代币才能可靠地处理必要的交易; 购买如此多的硬币会激起它们的价格上涨,并使这种尝试的成本过高。

PoS由Nxt首先开发。 由于它不像PoW那样耗费能源,因此获得硬币的成本不需要像比特币那样的奖励。 因此,PoS系统非常适合具有固定数量的代币且不会因正在创建的区块产生膨胀的平台。 参与者的报酬仅包含交易费。 大多数众筹资助的平台都使用这种方法,在这种平台上,代币是根据投资进行分配的,投资者不希望代币数量的增加,因为这会“稀释”他们的份额。

目前,股权证明是达成共识的公认机制,但并不经常以其原始形式使用。 它的两个品种LPoS和DPoS具有某些优势。

3.租赁权益证明(Leo权益证明,LPoS)


在经典PoS的情况下,余额较小的网络参与者不太可能向链中添加区块-就像哈希值较低的小型矿工不太可能在比特币链中创建区块。 小参与者有幸创造一个区块可能需要很多年。 这意味着许多余额较小的网络参与者没有节点,并允许数量有限的较大参与者管理网络。 随着网络安全性随着参与者数量的增加而增加,鼓励这些小型参与者参与非常重要。

LPoS机制允许参与者通过将其资金租赁给大型节点来做到这一点。 租借的资金仍在其所有者的完全控制之下,可以在任何时候(租约终止后)转移或花费。 租赁的硬币增加了网络节点的“权重”,增加了其向区块链添加交易块的机会。 这些节点与任何有酬劳的房东共享。 这种方法适用于Waves。

4.委托权益证明,DPoS


BitShares和许多其他平台使用略有不同的方法。 通过DPoS,硬币所有者可以使用其工具选择节点列表,这些节点将能够创建新交易的区块并将其添加到区块链中。 这涉及网络中的所有硬币持有人,尽管他们可能不会像LPoS那样获得直接奖励。 硬币持有人还可以对网络参数的更改进行投票,从而增加其对网络及其所占份额的影响。

5.重要性证明(重要性证明,PoI)


这些共识建立机制的最新变化是PoI。 NEM是第一个实现此方法的加密货币平台。 对于PoI,不仅硬币数量很重要。 NEM共识建立系统基于这样的思想,即奖励应该是针对生产性网络活动,而不仅仅是硬币所有权。 创建区块的可能性取决于许多因素,包括可用资金,声誉(由单独的特殊系统确定)以及从该地址进行的进出交易数量。 这样可以更全面地了解“有用”的网络成员。

这些基本方法有多种,有些平台使用PoW和PoS的组合-第一种通常用于分发硬币,然后平台切换到第二种维护网络的方法。 另一种方法是将主节点与PoW挖掘结合使用,例如DASH和Crown。 他们帮助处理交易并获得矿工活动的报酬。

在所有情况下,协商一致方法的目标都是主要通过经济手段来确保网络安全:对网络的攻击应过于昂贵,其保护应更具收益。

图片

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN402257/


All Articles