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区块链知识:什么是POS算法和POS机制?

区块链知识:什么是POS算法和POS机制?
POS是一种在公链中的共识算法,可以看作是POW算法的替换。POW是保证比特币、当前以太坊和许多其它区块链安全的一种机制,但是POW算法受到了多方的指责,因为他在挖矿过程中破坏了

POS是一种在公链中的共识算法,可以看作是POW算法的替换。POW是保证比特币、当前以太坊和许多其它区块链安全的一种机制,但是POW算法受到了多方的指责,因为他在挖矿过程中破坏了环境,浪费了电力。POS正在尝试用一种不同的机制代替挖矿的概念,以此希望能妥善的处理好问题。

POS机制可以被描述成一种虚拟挖矿。鉴于POW主要依赖于计算机硬件的稀缺性来防止女巫攻击,POS则主要依赖于区块链自身里的代币。在POW中,一个用户可能拿1000美元来买计算机,加入网络来挖矿产生新区块,从而得到奖励。而在POS中,用户可以拿1000美元购买等价值的代币,把这些代币当作押金放入POS机制中,这样用户就有机会产生新块而得到奖励。在POW中,如果用户花费2000美元购买硬件设备,当然会获得两倍算力来挖矿,从而获得两倍奖励。同样,在POS机制中投入两倍的代币作为押金,就有两倍大的机会获得产生新区块的权利。

总体上说,POS算法如下所示。存在一个持币人的集合,他们把手中的代币放入POS机制中,这样他们就变成验证者。假设在区块链最前面一个区块(区块链中最新的块),这时POS算法在这些验证者中随机选取一个(选择验证者的权重依据他们投入的代币多少,比如一个投入押金为10000代币的验证者被选择的概率是一个投入1000代币验证者的10倍),给他们权利产生下一个区块。如果在一定时间内,这个验证者没有产生一个区块,则选出第二个验证者来代替来产生新区块。与POW一样,以最长的链为准。

注意这个模型有许多变种。在之前点点币的POS算法中,每秒钟有一个不同的验证者被分配来产生区块。有时,没有一个明确的机制来说明谁成为验证者。每个代币持有人都是一个潜在的验证者,但如果一个代币持有人离线或者对验证不感兴趣,他就会错过产生新区块的机会。而在有些POS算法中,根本没有验证者选择的概念。因此,一种传统的拜占庭容错共识算法过去常常用来使所有验证者同意下一个区块。然而,选择下一个验证者的伪随机算法可以有很多不同方式,但无论充值或其它方式,使用代币替换矿工的原则是不会改变的。所以,至少现在,看了这篇文章的朋友,一定要打开视野,思考一些更深层面的东西。

所谓共识机制,其实就是区块链领域中的一个概念,它指的就是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认。对于区块链中的每一笔交易来说,一旦几个利益不相关的节点之间能够达成共识的话,那么整个网络都会达成一种共识。而区块链作为一种按时间顺序存储数据的数据结构,他是可以支持多种不同的共识机制的,就像我们今天要说的dpos共识机制就是其中一种。那么什么是dpos共识机制?大家比较感兴趣的是dpos共识机制怎么赚收益?下面就让小编说一说。

什么是dpos共识机制?

Delegated Proof of Stake(DPOS)是最快,效率最高,最去中心化并且伸缩性最大的共识模型。DPOS利用权益持有者投票在平等和民主的基础上来解决共识问题。所有的网络参数,从费用清单到出块间隔和交易大小,都可以通过被选举出的代表调整。被确定选择出的块生产者可以平均一秒内确认交易。可能更重要的是,这个共识协议被设计来保护所有的参与者来避免不必要的监管打扰。

比特股是第一个而且是最重要的全球性的分布式数据库来用作跟踪数字资产的账本。所有对于账本的更新必须能以正确的次序被验证及应用,从而保持数据库的一致性和被人们普遍的认同。更新以什么样的次序被应用来达成共识就是Delegated Proof of Stake(DPOS)的目标。

dpos共识机制怎么赚收益?

在DPoS共识算法中,区块链的正常运转依赖于见证人(Delegates),见证人是由全网节点投票产生的,见证人也是记账节点的实际控制人,相当于咱们选课代表,课代表帮我们整理作业。

见证人在完成打包交易的同时可以领取区块奖励和交易的手续费,并且可以执行社区投票的提案,所以DPoS共识算法不仅仅是算法,而是一个包含了协作治理关系的共识机制。

我们可以引用“DPoS算法白皮书”中的内容,来看看BM设计DPoS算法是怎样的思路。

BM认为所有区块链实际是建立交易之上的确定性状态机。共识是在确定交易顺序,过滤无效交易的一个达成一致意见的流程。

DPoS为了尽快确定交易顺序,过滤无效交易,所以规定了在正常情况下,所有记账节点轮流每3秒产生一个区块,轮到了某个记账节点出块时,必须在2秒内提交区块,否则就会错块。

假设一直没有记账节点错过自己顺序,那么他们生产的链条势必是最长的链条,如果记账节点在非指定时间生产区块被认为是无效的,每经过一轮,所有节点轮流出块的顺序就会发生重新洗牌。

在这种情形下,B节点只能在9秒内生产1个块,而大多数分支,由于数量多一倍,将预期能在9秒内生产2个块,诚实的2/3的大多数可以比小的那一部分创建一个更长的链条,由于原则二,DPoS可以抵御这种攻击。

在DPoS白皮书中介绍了少数记账节点恶意或故障造成的分叉、网络分区情况下重复出块、少数记账节点重复出块、记账节点数量不足、多数记账节点的联合腐败等各种情况。

由于篇幅有限,你如果感兴趣的话可以自行阅读。遗憾的是白皮书中的内容没有经过严格证明,以定性分析为主,所以我们无法确定DPoS算法是否有设计缺陷。

在实际应用中,比特股中见证人是101人,EOS里是21人。比特股中见证人们赚取手续费,EOS里见证人们分享EOS的通胀收益。他们都是通过公开选举选出来的,选票就是大家手里的比特股或EOS。

上述的内容就是小编对于什么是dpos共识机制以及dpos共识机制怎么赚收益这两个问题的全面解答。随着现在有越来越多的爱好者进入了验证者的社区,现在利用PoS数字资产进行资金质押正在成为一种流行的收益模式。DPoS共识机制可以说是将矿池纳入了系统的内部,并将他们称之为见证节点,目前该共识机制是没有中心化挖矿的风险的,但是该项目本身是一个带中心化思路的共识机制,所以它的发展还是有一定的局限性的。

如果说共识是区块链的基础的话,那么共识机制就可以说是区块链的灵魂。如果我们想要解释什么是区块链的话,我们可以简单的称之为去中心化分布式分类账本,但是有的人就会疑问了,这个账本对在几乎相同时间内的产生的事物前后排序的呢,其实这就是共识机制要解决的问题。所以共识机制就是在一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法,dpos共识机制就是其中的一种。如果大家想要知道dpos共识机制有什么缺点的话,就来看看小编对于dpos共识机制缺点的分析吧。

dpos共识机制有什么缺点?

DPOS授权股权证明机制的基本原理:无人控制的公司发行股份,产生利润,并将利润分配给股东。实现这一切不需要信任任何人,因为每件事都是被硬编码到软件中的。通俗点讲就是:公司股份制,股东持有这些公司的股份,公司为股东产生回报,无需挖矿。

缺点:

投票的积极性并不高。绝大多数持股人(90%+)从未参与投票。这是因为投票需要时间、精力以及技能,而这恰恰是大多数投资者所缺乏的。对于坏节点的处理存在诸多困难。社区选举不能及时有效的阻止一些破坏节点的出现,给网络造成安全隐患。

关于DPOS

现实生活中有更多的类似于DPOS的制度.。比如中国的人名代表大会制度,美国的两会制度。

就以人民代表大会制度为例,每个省市通过选举选择出自己的代表,然后由这些代表参加人名代表大会,这样会更有效率,也能组织起更多的人。

dpos共识机制有什么优点?

能耗更低。DPoS机制将节点数量进一步减少到101个,在保证网络安全的前提下,整个网络的能耗进一步降低,网络运行成本最低。更加去中心化。目前,对于比特币而言,个人挖矿已经不现实了,比特币的算力都集中在几个大的矿池手里,每个矿池都是中心化的,就像DPoS的一个受托人,因此DPoS机制的加密货币更加去中心化。PoS机制的加密货币(比如未来币),要求用户开着客户端,事实上用户并不会天天开着电脑,因此真正的网络节点是由几个股东保持的,去中心化程度也不能与DPoS机制的加密货币相比。

更快的确认速度。每个块的时间为10秒,一笔交易(在得到6-10个确认后)大概1分钟,一个完整的101个块的周期大概仅仅需要16分钟。而比特币(PoW机制)产生一个区块需要10分钟,一笔交易完成(6个区块确认后)需要1个小时。点点币(PoS机制)确认一笔交易大概也需要1小时。

以上的内容就是小编对于dpos共识机制有什么缺点这一问题的全面解析,共识机制既然是一种对事物的前后顺序达成共识的一种算法,它就不可能是单一的,共识机制确实有很多种,从机制的设计上来说,DPOS这种共识机制是有一个明显的中心的,它通过带来部分中心,来得到效率的提升。至于说究竟哪一种共识机制更好,这个还是有待时间的验证的,我们可以继续关注。

Polkadot区块链将实施提名权益证明(NPoS)机制,这是一种相对较新的方案,用于选择参与共识协议的验证节点。在这篇文章中,我们会对 NPoS 做一个介绍,并对 Web3 基金会的研究做一个回顾。我们还解释了验证节点被选中的特殊方式。那么 NPoS 在波卡中是如何运作的呢?

验证人和提名人

每天有几次,系统会选择出一组被成为验证人的实体,他们在接下来的几个小时内,将在高度敏感的协议中扮演关键角色,比如区块的生产和最终验证。他们的工作要求很高,因为他们需要运行成本高昂的操作,确保高通信响应能力,并建立长期的可靠性声誉。

他们还必须将自己的 DOTs( Polkadot 的代币)进行质押作为良好行为的保证,当他们偏离协议时,这个质押就会被惩罚掉。相反,当他们按规则行事时,他们会得到奖励。任何完成任务的节点都可以公开地成为候选的验证节点。但是,由于操作上的原因,最终只能选择有限的验证人,我们预计是数百或数千个。

该系统还鼓励任何 DOT 持有人作为提名人进行参与。提名人公布了一份他信任的候选人名单,并把一定数量的 DOT 进行质押来支持他们。如果这些候选人中的一些人被选为验证人,他将按根据质押的数量占比来得到相应的利益回报。

与验证人不同的是,提名人没有数量的限制。只要提名人去选择,并且只支持具有良好安全实践的候选验证人,那他的风险就很低,并且有持续的收入来源。Polkadot 网络中还有其他一些特殊的角色,但我们只关注这两个角色之间的关系。

NPoS 机制

这种提名人-验证人的设计有非常强大的安全保证。它允许系统选择总质押较大的验证节点(远远高于任何一组人的 DOT 持有量),并淘汰质押总数比较低的候选人。事实上,在任何一个特定的时刻,我们都希望有比较大的一部分 DOT 被质押在 NPoS 中。这会使敌对的一些群体很难成为验证节点(因为他们需要建立很强的声誉才能获得所需的支持),攻击系统的成本也很高(因为任何攻击都会导致大量的 DOT 被削减)。

我们的 NPoS 方案比工作证明机制(PoW)的效率高得多,比权益证明机制(PoS)的速度快得多:它允许几乎所有持有 DOT 的参与者持续参与,从而保持高水平的安全性,同时限制验证节点的数量,因此所有基本的网络操作都是高效的。

竞选过程

有了提名人的投票,如何选出验证人呢?与其他基于 PoS 的,根据验证人的质押数量来衡量投票比重的项目不同,Polkadot 在共识协议中给被选出的验证人同等的投票权。为了反映这一事实,提名人的股份应尽可能平均地分配给被选出的验证人,同时仍尊重提名人的偏好。在 Web3 基金会的研究团队中,我们使用了从选举理论到博弈论再到离散优化等工具,开发了一个高效的选举过程,且具有公平代表性和安全性,并且将来可以应用于使用 NPoS 的任何区块链。下面我们将结合一些例子来探讨这些观点。

公平代表性。19世纪末,瑞典数学家 Lars Edvard Phragmén 提出了一种选举瑞典议会议员的方法。他注意到,当时的选举方法倾向于把所有席位都给最受欢迎的政党;相反,他的新方法确保分配给每一政党的席位数量与给它们的选票成比例,因此它给予了少数族裔更多的代表权。通过他的方法得到的属性在形式上被称为比例合理代表制(proportional justified representation),并且非常适合 NPoS 选举,因为它确保任何节点池既不被选出的验证人过度代表,也不被选出的验证人过低代表,而是与它们的质押成比例的。我们的启发建立在 Phragmén 的想法之上,并确保每次选举都具有这种性质。

这个例子代表了一个典型的选举过程,左边的提名人有不同数量的 stake(质押),并且通过线连接到右边那些他们信任的候选验证人(为了简单起见,验证者人在这个例子中没有自己的 stake,尽管在真实场景中他们会 stake)。假设我们需要选择 n=4 个验证人,公平代表性的属性大致可以转化为一条规则,即任何持有总股份至少 1/n 的提名人都保证至少有一个他们信任的验证人当选。由于总 stake 是 40 个 DOT,其中四分之一是 10 个 DOT,前两个提名人保证由一个验证人代表。在下面的图片中,我们看到了三个可能的选举结果:一个违反了公平代表性,两个实现了公平代表性。

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