小 T 解读:10 秒读懂区块链的各类共识机制

1 年多前 · 原创文章

小T解读:共识机制

就像一个国家的诞生就会伴随各种机制的出现,同样,区块链的世界也需要有一套机制去平衡这个新系统。


但不同的是,前者调节的是一个中心化的社会关系,而后者调试的是一个平行于现状的去中心化的社会系统,在区块链的世界一切行业都可以重构。


“共识机制”是区块链的根基,目的是让社区达到“自适应”。


正如每一套社会机制也仅适用于当时的时空条件,随着社会的进步,机制必然也需要改进。


所以在区块链发展的十来年间,共识机制也在经历着一轮一轮的修正,以灵活适应现实场景需求。


接下来小T就带你进入区块链共识机制的变革时代。



01




初代共识机制:POW机制

工作原理:劳动力比拼

代表者:比特币



POW机制就是我们常说的挖矿。

这是区块链1.0时代的机制首秀,也是大多数区块链在使用的,这里就多说一点。


POW是Proof of Work的简称,这是一种被认为安全性极强的共识机制,它的判定机制就是破坏这个系统需要付出巨大的工作量。这个工作量就是解题,解出了大家一起验证,正确的话你就可以获得奖励,然后接着基于上一题解下一题,以此往复。


这种机制下,人们就像在建造一座长城,而且不断在延长。如果你想修改中间的节点,就需要花大量的时间去重新计算后面的所有区块。


就像长城难造也难拆,POW用这种简单粗暴的机制保证了劳动人民的财产安全。但是,比特币的总量是有限的(2100万个)且每4年减产,这样就会导致之后工作的人越来越少,没有人维护的话,长城的坚固性也会受损。


另一方面,在POW机制下能源浪费极其惊人(一年挖矿的耗电量=奥地利一年的耗电量),而且每个节点的确认时间达到了10分钟,效率非常低,这样也就没法承载同一时间交易量多的商业行为。还有重要的一点是,POW机制会牺牲掉一部分人的最终一致性,就会容易产生分叉。


「小T图解」


案例:图中的每只猫就相当于一个节点(矿工),每句歌词就是一个区块,增加的歌词就是一个新区块,当确认这个新区块正确的时候,每只猫都记录下了从初始到现在的歌词。如果其中一只猫要把歌词里的“猫”改成“狗”的话,他几乎要把整首歌改掉,这个成本是非常高的,POW机制的安全性也就在这里。





「小T打分」


POW共识机制优点:安全性★★★★★

                          缺点:效率★

                         商用★



02




二代共识机制:POS机制

工作原理:股份制

代表者:QTUM(改良版POS)等合约型区块链



POS是Proof of stake的简称,简单来说,这是一个根据用户权益大小发放利息的一个制度,类似于公司股东。


这里的权益大小(币龄)=拥有币的数量x拥有币的天数。如果说POW主要比拼算力,那POS就是比拼余额,谁手里的币越多,得到利息的概率越大。


POS机制的加密货币对计算机硬件基本上没有过高要求,保持在线就能获得利息,不用挖矿,可以大大节约能源,且共识达成时间短。


但是它也是牺牲了一部分人的共识,同样会引起分叉。


「小T图解」


案例:小T用一个数学案例来为大家进一步解释POS机制的工作原理。





「小T打分」


POS共识机制优点:安全性★★★★

                       缺点:效率★★★

                        商用★



03




三代共识机制:DPOS

工作原理:人大代表制

代表者:EOS



DPOS是Delegated Proof of Stake的简称,DPOS是POS的改进路线。DPOS有一个内置的实时股权人投票系统,就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会,所有股东都在这里投票决定公司决策。


也像一个人民代表大会制度,人民投票产生了一定数量的大节点,由大节点代理他们进行验证和记账。如果大节点被发现签发了一个无效的区块,那么所有人民将在每个钱包进行更多交易前要求选出一个新代表。


这样的制度就会进一步缩短达成共识的时间,但是这样就会牺牲一定去中心化的目的,不太适合公链。


「小T图解」


案例:这里的红色小人代表普通节点,拥有投票权,蓝色小人就是普通节点通过投票选举出来代行验证等工作的代表。





「小T打分」


DPOS共识机制优点:效率★★★★

                        缺点:去中心化★★

                          商用★



04




新一代共识机制:Chiron

工作原理:社会分工

代表者:TASchain



区块链发展到今天,效率、易用性和安全是制约大规模商用的最大瓶颈。


TAS提出将不同的设备分为轻节点和重节点两类。重节点负责提案,轻节点进行验证。


TAS借鉴Google的MapReduce和阿里云批量计算思想,对全网算力进行了合理利用,目标3000TPS。具体表现就是TAS的分片机制,Layer1层Chiron共识机制采用分组策略,直接支持Layer2 的分片并行计算框架。


而且Chiron采用的是分组 VRF+BLS 的工作机制,也就是最高的保证了随机性和安全性。在提案、验证和出块三个环节都保证了无单点设计,进一步提高系统的性能。


通过严格的数学论证和工程分析,Chiron共识机制给出了迄今为止全球范围内不可能三角定律的最优解


「小T图解」


案例:假设地球母亲向地球村的人民发送了一个打扫地球垃圾的请求。这时,被选中的第一行动队会先行赶赴劳动,分理出有价值的垃圾放入回收箱;同时第二行动队赶赴现场,把回收箱的垃圾运输给每个地球村的人民,大家一同再检查下是不是都是有价值的垃圾。

减少不必要的劳动,最终实现社会分工才是人类社会的最优解。




Chiron共识机制特点:效率★★★★

                                     去中心化★★★★

                           商用★★★★



小T解读第一课到此结束,如若意犹未尽,那么下期见!



taschain

致力于构建国际领先的区块链公链,成为可编程社会的信任基石。