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区块链工作量证明机制(POW)是什么意思?

区块链工作量证明机制(POW)是什么意思?
工作量证明(Proof of Work,简称POW)是共识机制的一种,可简单理解为一份证明,证明你做过一定量的工作,即我通过查看工作结果就能知道你完成了指定量的工作。比特币挖矿采用的就

工作量证明(Proof of Work,简称POW)是共识机制的一种,可简单理解为一份证明,证明你做过一定量的工作,即我通过查看工作结果就能知道你完成了指定量的工作。

比特币挖矿采用的就是工作量证明机制,比特币网络通过调节计算难度,保证每次竞争记账都需要全网矿工计算约10分钟,才能算出一个满足条件的结果。该结果即“区块头”里包含的随机数。

工作量证明是指,如果矿工找到了一个满足条件的结果,我们便可以认为全网矿工完成了指定难度系数的工作量。获得记账权的几率取决于矿工工作量占比全网的比例,如果占比30%,那么获得记账权的几率也是30%。所以提高工作量占比才能提高竞争力,才能获得更多新诞生的比特币!

延时工作量证明dPoW是什么?延时工作量证明(dPoW)是由科莫多(Komodo)项目所设计的一种安全机制。基本上来说,它是工作量证明(PoW)一致性算法的修改版本,它利用比特币区块链的哈希算力来增强网络安全性。

通过使用工作量证明(dPoW),Komodo开发人员不仅能够保护自己的网络,还能够保护未来加入Komodo生态系统的任何第三方区块链。实际上,dPoW可以用于保护任何使用UTXO模型开发的独立区块链项目。

延时工作量证明(dPoW)是如何工作的?

以Komodo为例,dPoW安全机制使用Zcash代码库开发并实现,通过利用比特币的哈希算力,实现零知识隐私证明并提高网络安全性。每隔十分钟,Komodo系统会对区块链网络执行快照。然后,将快照的结果写入到比特币网络上的区块中。总的来说,这个过程创建了整个Komodo系统的备份,该系统的备份保存在比特币区块链中。从技术层面说,Komodo社区选举的公证节点通过在Komodo链上执行交易,将每个受dPoW保护的区块链的区块哈希写入Komodo分布式账本中。

调用OP_RETURN指令,公证节点将单个块哈希存储到Komodo链上。公证节点选择间隔十分钟的区块快照执行时间的原因是为了确保整个网络同意该区块的有效性。每个区块链的网络仍然会对每个区块达成共识。公证节点简单地记录来自先前挖掘的区块散列值。

然后,公证节点将来自Komodo区块链的散列写入比特币帐本中。通过执行BTC交易并使用OP_RETURN指令将数据写入比特币的区块链中,也可以完成此过程。在公证节点完成对比特币区块链网络的操作后,Komodo的公证节点就会将来自BTC区块链的区块数据写回到每个受保护的链上。

此时,网络将不会接受任何尝试更改公证区块(或在公证节点达成共识之前创建的任何区块)的重组操作。目前,dPoW正在与比特币一起使用,但它可以作为安全性工具被用在任何其他使用UTXO模型的区块链中。

PoW与dPoW

工作量证明(PoW)算法的主要目标之一是维护网络安全,阻止诸如分布式拒绝服务攻击(DDoS)之类的网络攻击。简而言之,PoW算法是生产成本非常高的数据块,并且在挖矿阶段作为关键要素也易于被其他人验证。

基于PoW的区块链中的挖矿设计是非常苛刻的。矿工需要解答一道复杂的密码学题目,从而挖到一个新的区块。这个过程涉及了大量的计算工作,消耗的硬件和电力非常昂贵。挖矿的过程不仅仅可以保护网络免受外部攻击,还可以验证交易的合法性并生成新的加密货币(作为矿工解决难题的奖励)。

因此,工作证明量证明的区块链很安全的原因之一就是挖矿的过程会涉及到非常高的金融投入。然而,重要的是要注意PoW区块链的安全性与用于它们的算力(哈希)直接相关,这意味着小型区块链网络不如大型区块链网络安全。与PoW相比,dPoW不用于在新区块上达成共识,因此不被认为是一致性算法。

相反,它是在普通PoW共识规则之外实施的安全机制。 DPoW使得经过公证的区块不可能被重组,这意味着它使区块链更加安全并且能够抵抗51%攻击。实际上,每当一个区块被经过公证后,dPoW就会“重新设置”区块链的共识规则。

例如,大多数PoW区块链链使用“最长链规则”。因此,每当区块链的网络收到区块XXX,XX1已经公证的确认时,最长的链规则从块XXX,XX2开始。网络将不接受从区块XXX,XX0或之前开始的链,即使它是最长的链。

最终观点

延时工作量证明安全机制允许执行频繁的备份,以确保在系统发生故障或在被入侵后,可以快速恢复整个网络的数据。如果想要成功造成持久的攻击损害,攻击者也必须关闭比特币网络,破坏比特币区块链中所备份的所有快照。

比特币依靠特定算法并通过大量的计算产生,POW是第一个区块链共识机制,最先由比特币采用,而也称之为股权证明机制,最近比较火热的staking则是基于类POS机制衍生出来的,POW共识机制效率低下为了解决POW的问题,有人发明了POS机制,在POS机制中,仍然存在算力挖矿,需要算力解决一个数学难题。但数学难题的难度和持币者的“币龄”相关。简单来说,持币者持有币的时间越长,难题越简单,挖到币的概率越大。

POW:全称Proof of Work,工作证明。

这就是说,你获得多少货币,取决于你挖矿贡献的有效工作,也就是说,你电脑性能越好,分给你的矿就会越多,这就是根据你的工作证明来执行货币的分配。大部分的虚拟货币,比如比特币、莱特币等等,都是基于POW模式的虚拟货币(算力越高、挖矿时间越长,你获得的货币就越多)。

POS:全称Proof of Stake,股权证明

这又是什么意思呢?简单来说,就是一个根据你持有货币的量和时间,给你发利息的一个制度,在股权证明POS模式下,有一个名词叫币龄,每个币每天产生1币龄,比如你持有100个币,总共持有了30天,那么,此时你的币龄就为3000.这个时候,如果你发现了一个POS区块,你的币龄就会被清空为0.你每被清空365币龄,你将会从区块中获得0.05个币的利息(可理解为年利率5%),那么在这个案例中,利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41个币,这下就很有意思了,持币有利息,非常好!(需要注意的是,5%的年利率仅仅是小编举例,并非每个POS模式的币种都是5%)

POS的设计理念和起源

POS的设计理念,来自于对比特币危机的思考,原因有三:

首先,我们都知道,比特币的区块产量每4年会减半,在不久的未来,随着比特币区块包含的产量越来越低,大家挖矿的动力将会不断下降,矿工人数越来越少,整个比特币网络有可能会逐渐陷入瘫痪(因为大家都减少了运行比特币客户端的时间,因此越来越难找到一个P2P节点去连接和同步网络数据)。

POS解决方案:

在POS体系中,只有打开钱包客户端程序,才能发现POS区块,才会获得利息,这促使很多不想挖矿的人,也会常常打开自己的钱包客户端,这帮助了P2P货币网络的健壮。

其次,若干年后,随着矿工人数的下降,比特币很有可能被一些高算力的人、或团队、或矿池,进行51%攻击,导致整个比特币网络崩溃。51%攻击简单来说,就是当你拥有了超过全球51%的比特币算力时,你将能伪造比特币网络的任何数据,比如你伪造你有一百万个比特币但实际上你没有。(拓展阅读:什么是51%攻击)

POS解决方案:

在POS体系中,即使你拥有了全球51%的算力,也未必能够进行51%攻击,因为,有一部分的货币并不是挖矿产生的,而是由利息产生(利息存放在POS区块中),这要求攻击者还需要持有全球超过51%的货币量。这大大提高了51%攻击的难度。

第三,虽然我们知道比特币是一个永远不会通货膨胀的体系,因为他的货币总量表面看起来是固定的,但是,你是否知道,比特币其实是一个通货紧缩的体系。因为,当我们重装了系统,或者忘记了钱包密钥时,我们会永远无法再拿回钱包里的钱,这意味着,每年都会有一些比特币随着钱包的丢失而永远被锁定,这就形成了实质上的通货紧缩,也许在五十年后,有效的比特币,将会只剩下一千万个。

POS解决方案:

提供一定的年利率,尽可能保证既不通货膨胀,也不通货紧缩。

从以上3点我们可以看出,POS体系是在POW的基础上全新建设的体系,有着非常长远的见解和先进的理念。

第四段:怎么才能获得POS产生的利息

前面讲了很多概念,有点像是教科书,不过在这一段里,我们要讲怎么才能获得POS利息,这应该是大家最关心的问题了。

钱包没有加密的用户就非常简单了,如果你的货币在你的钱包里放置超过30天(由于30天以内的利息很少,POS系统不会在30天以内支付利息),那么当你第31天打开钱包客户端时,你将获得按年利率计算的利息,当然,你可能出差了6个月不能上网,6个月后你再打开钱包客户端也是没有问题的,时间越长利息越多,这是公平的。

但你在获得利息的头几个小时内有可能不能转出你的钱,因为系统需要锁定你的钱进行利息的确认和计算。(实质的算法步骤更加复杂,不过小编全部将它口语化了,这有助于朋友们去理解)。当你获得了利息以后,你的所有币龄将被清空,你的持币时间将从0重新算起,这样,再过30天,你才能再次获得利息,公平的机制,按劳分配,简单可效。

比特币如何运行?

比特币运行离不开网络,并且在创立之初,中本聪就将其实现为一个点对点的P2P网络。对于用过电驴,迅雷或者BT的人而言,这个概念应该不会陌生,P2P的好处是节点对等,并且可以随便加入退出网络,非常开放。

正因为这样,在中本聪搭建了运行环境,并且挖到50个比特币后,比特币的运行网络才能发展如此之快,它由一个自由主义极客小众团体的试验品不断演化成一个庞大的运算网络,而且,整个网络的算力早已超越了世界上最快的超级计算机。

在P2P网络里,每个节点运行着相同的核心算法(以后会讲到共识算法,工作量证明算法,签名加密算法等等),从而保证所有节点都有相同的“认知”:谁与谁发生了交易、比特币是否真实的、“同一个”比特币是否被重复支付等等。

如果要造假,那么就需要与整个网络的1/2的节点进行竞争,有点类似“举手表决过半数”的意思,反之,如果自己没有话语权,也就无法得到其他节点的认可,也就不能造假了。

欧洲证券及市场管理局(ESMA)副主席于访谈中表示欧盟应禁止使用工作量证明的挖矿行为,避免其侵蚀再生能源发电使用量以及对气候变迁构成威胁。

欧盟监管机关的呼吁

欧洲证券及市场管理局(ESMA)副主席Erik Thedéen于Financial Times的访谈中呼吁欧盟应尽速禁止使用工作量证明的挖矿行为,以免其侵蚀欧盟的再生能源发电使用量,或更进一步影响到欧盟关于应对气候变迁计划的目标。

目前市场上市值最大的比特币与以太坊仍是使用工作量证明做为验证交易与保护网络的机制,矿工在算力竞争的过程中需消耗大量的电力,因此工作量证明常受到环境成本上的批评。Erik Thedée也提到若能转往使用免去了设备与电力竞争的权益证明(PoS),能有效降低对于能源的需求。

挖矿市场的环保难题

原本最大的算力提供国:中国,于去年的年末以防治洗钱及环境与能源问题下令禁止了包括挖矿在内的加密货币活动,自此矿工大举将算力迁出中国。根据剑桥大学替代金融中心的资料显示,目前比特币的算力由美国(35.4%)、哈萨克(18.1%)与俄罗斯(11.23%)所主导,欧盟各国所占比例其实不高。

目前比特币的能源消耗估计就有七成是使用非再生能源,以其每年需消耗数百亿千瓦电力但实际交易活动不彰的状态,碳排放高昂使其受到环境成本上的质疑是必然的事实。

而另外三成通过再生能源挖出的比特币则面临另一个窘境,因为其侵蚀到许多国家在再生能源政策上所设立的应用方向与目标。例如瑞典当局于去年11月时就呼吁停止能源密集型加密资产开采,声称其威胁到该国实现《巴黎协定》目标的能力。这与近日欧盟主管机关所称的加密货币挖矿产业挤压到再生能源使用量的论调一致。

有这些声讨力量也间接显示出加密货币产业的影响力正在与日俱增,不论结果是转向权益证明、在使用再生能源与国家政策间寻求平衡点、思考碳权机制的应用等,工作量证明类型挖矿所带来的环保议题确实是逐渐受到重视且应该被妥善解决。

工作量证明PoW和权益证明PoS的主要区别是什么?工作量证明(PoW)、权益证明(PoS)和执行任务量证明(或分配证明 Proof of Assignment)都是加密货币挖掘协议。本质上,它们是允许加密货币发挥作用的计算机算法,如果您一直在关注加密货币领域,那么您可能已经熟悉了PoW和PoS的两个主要协议。

目前,大约有716个PoW加密货币和大约543个PoS加密货币存在。

工作量证明(PoW)和权益证明(PoS)之间的主要区别是什么?

这些是目前最流行的挖掘方法,并且被大多数主要的加密货币所使用。然而,它们有一些显著的差别。

工作量证明(PoW)

PoW协议的主要目的是防止网络受到攻击,并用于确认世界各地的比特币交易。当触发到比特币事务时,所有未经验证的事务都被放在一个池中。然后矿商通过利用计算机的处理能力竞争解决复杂的数学问题,来检查这些交易是否合法。第一个解决这个问题的矿商将把他们的块写在公共账簿上,并根据协议获得比特币奖励。最后,确认交易并将其写入公共区块链中。本质上,用户发现的信息越多,他们得到的回报就越大。PoW的主要问题是,它的资源极其密集,需要大量的精力才能找到解决这些复杂问题的潜在办法。此外,由于现在有许多人参加采矿过程,为了保持采矿时间不变,难度也越来越大。这意味着这个采矿过程是非常昂贵的,并且该协议还激励许多人购买更多的硬件和建造大型采矿场。结果,只有极少数的组织控制了大部分的哈希能力,因此许多买不起高端设备的矿工被排除在外。还有一个问题就是:比特币被认为是分散程度最高的区块链。最流行的和价值最高的加密货币比特币,以及许多其他的加密货币(其中许多是基于比特币的)都使用PoW协议。

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