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区块链共识算法是什么意思?

区块链共识算法是什么意思?
说到区块链共识算法,很多投资者都不太了解,其实共识算法是区块链项目中最为核心的部分,甚至可以说目前对于区块链项目争议最大的问题就是共识算法,因此区块链共识算法一词不断的

说到区块链共识算法,很多投资者都不太了解,其实共识算法是区块链项目中最为核心的部分,甚至可以说目前对于区块链项目争议最大的问题就是共识算法,因此区块链共识算法一词不断的出现在想要了解区块链的投资者视线中,那么,区块链共识算法到底是什么意思呢?下面小编就给大家通俗的讲解一下区块链共识算法是什么意思?希望通过本文介绍,大家对于区块链共识算法有所了解。

区块链共识算法是什么意思?

共识算法可以被定义为一个通过区块链网络达成共识的机制。公共的(去中心化的)区块链作为一个分布式系统,并不依赖于一个中央机构,而是由分布式节点全票通过来实现交易。与此同时,共识算法开始发挥作用,它保证了协议规则的正常执行以及交易可以在免信任情况下发生,因此所有的数字都货币只能被消费一次。

算法与协议经常都被混用,但他们并不是同一个意思。简单来说,协议是区块链的一些简单规则,而算法则是这些规则实现的原理。

除了在金融系统的运用,区块链技术还能被用于各种商业领域且对于许多不同的案例也同样适用。另一方面,一个区块链网络将建立在一份协议之上,而该协议定义了区块链将如何运作,所以区块链系统中的所有组成部分及全部参与者们都要遵守底层协议。

协议决定了规则制度,算法则说明了该如何遵守这些规则及产生想要的结果。例如,一个区块链的共识算法决定了交易和区块是否正确有效。所以,比特币和以太坊等同于协议而工作量证明(PoW)和权益证明(PoS)则是共识算法。

进一步说,就是比特币协议规定了节点之间应该如何互动,数据应该怎样传递,以及一个成功的区块验证的需求是什么。而共识算法则验证了资产和签名,确认了交易,且实际执行了区块验证 - 这些都取决于网络共识。

区块链共识算法的评判标准

1.去中心化

区块链共识算法必须包含去中心化,有时也有程度的不同。

2.网络成本

共识算法在考虑网络成本时,不仅仅要考虑交易成本和维护成本,也要考虑挖矿成本。昂贵费时的算法只能优化再优化,简化再简化, 以满足平台和应用需求。

3.扩展性

从当前现实部署看,单一的区块链负载严重,每秒钟处理能力有限,所以在扩展性指标方面,我们需要考量这种共识算法是否在技术上能够运行数千区块链的可行性。 而且在运行数量庞大的区块链后,消耗的网络成本也是可控的。

4.交易确认的速度

在区块链共识算法的设计架构中,需要一个精准范围内的交易确认速度。比如Bitcoin上的区块链现在出力能力是平均每秒4笔交易左右,而Ethereum也是15笔每秒,这与实际应用场景需求差距颇大。

5.强大的安全机制和容错能力

安全机制首要防止可能的攻击、攻击使用的成本多大、攻击的范围和目标的损害程度、攻击的持续性和网络修复反应的速度,最后一点就是算法机制的总体攻击的可能性。

以上就是区块链共识算法是什么意思的相关内容,其实目前共识算法还是有一些问题的,比如说在工作量证明机制中,计算能力越强,获得记录权利的概率就越高,如果有人把很多人集中在一起来猜数字,把好多电脑的算力加在一起来用,那这些抱团的人就会更容易获得公示信息的权利,发展到最后可能公示权就直接掌握在这些人手里,另外在权益证明机制POS中,token的余额越多的人获得公示信息的概率越高,公示人会得到一定的token作为奖励,如此持有token多的人会越来越多,少的人越来越少。

权益证明共识算法是什么?在2011年,权益证明共识算法在Bitcointalk论坛上被提出,以解决当时最流行的共识——工作量证明中出现的问题。尽管这两者都有一个共同的目标:在区块链中达成共识,但是它们达到目标中的过程却截然不同。

Sunny King 和 Scott Nadal 于 2012 年撰写的学术论文首次引入了权益证明(PoS)的概念,而且一开始就被设计成是浪费型比特币协议的替代方案。自此以后出现了很多不同的共识算法。正如工作量证明(PoW)一样,替代共识算法存在一些问题,导致原始协议出现了许多改编版本。

总的来说,权益证明算法主要分为两大类:一类基于区块链,另一类基于拜占庭容错(BFT)。基于区块链的权益证明验证者是通过伪随机的方式选出来创建下一个区块的。在基于拜占庭容错的权益证明中,提议下一个区块以及创建下一个区块的行为是分开的。

之后,多轮投票机制会决定最后是哪个区块被添加到区块链上。与基于区块链的权益证明不同,拜占庭容错共识不依赖于区块链的长度或大小。对一个区块的共识可以仅限于这个区块本身。重要的是要记住权益证明设计会带来天差地别的选择,以及共识算法的区分有时并非那么绝对,因为一个项目可以在很大程度上是基于权益算法的,不过也包含拜占庭容错的成分(如 Casper 或 Neo)。

权益证明共识算法是如何工作的?

权益证明使用伪随机选举来选择作为下一个区块验证者的节点,基于包括币龄,随机化和节点资产等多种因素。

值得注意的是,在权益证明系统中,区块被称为“锻造”而非挖掘出来。使用权益证明的加密货币通常首先销售一些预先开采的硬币,或是在启动时先使用工作量证明算法,然后切换到权益证明。

在基于工作量证明的系统中,矿工的奖励是越来越多的(被挖出的)加密货币,而权益证明的系统中奖励通常是交易手续费。

想要参与到锻造过程的用户需要先将一定数量的币在网络中锁定作为他们的股权。一个节点股权的多少决定了它被选为下一个区块验证者的机会 - 股权越多,机会越大。为了防止在这个过程中网络不会偏向最富有的节点,选择过程中有一些特殊的步骤。两种最常用的方法是“随机区块选择”和“币龄选择”。

在随机区块选择中,通常通过查找同时有最低的散列值和最多的股权的节点作为验证者,由于股权的数量是公开的,因此下一个锻造者可以被其他节点预测。

币龄选择根据股份的时间长短选择节点。币龄的计算方法是作为股权的币的数量乘以作为股权的天数。一旦一个节点锻造了一个区块,它的币龄就会重置为零,并且还需要等待一定时间后才能锻造下一个区块 - 这样防止股权多的节点垄断区块链。

每一个使用权益证明算法的加密货币都有自己的一套它们认为对自己和用户最好的规则和方法

当一个节点被选为锻造下一个区块时,它首先将检查块中的事务是否有效,然后对块进行签名并将其添加到区块链中。作为奖励,节点获得了这个区块中事务的手续费。

如果一个节点想停止锻造者的身份,那么它的股权和所得的奖励将在一段时间后被释放,从而使网络有时间验证该节点是否向区块链中添加了假区块。

安全性

股权是让节点不验证或者伪造假交易的财务激励因素。如果网络检测到假的交易,则锻造该交易的节点将失去其部分股权以及将来作为锻造者参与的权利。所以只要股权高于获得的奖励,验证者尝试欺诈时的损失将高于可获得的收益。

为了有效地控制网络并批准伪造的交易,节点必须拥有网络中大多数的股权,这也被称为51%攻击。为了获得对网络的控制权,个人需要获得当前加密货币51%的循环供应量,考虑到加密货币的价值,这相当的不切实际。

权益证明算法的主要优点是能源消耗和安全性。更多的用户有动力运行节点,因为它简单且经济实惠。这与随机化的过程一起使得网络更加分散,因为不再需要矿池来挖矿。此外,由于不需要产生新的货币作为奖励,这有助于保持加密货币的价格更加稳定。

值得注意的是,加密货币行业的发展和变化十分迅速,还有许多其他的算法和方法正在开发和实验中。

第一代权益证明:(基于区块链的)代币

针对浪费型工作量证明协议,Sunny King 和 Scott Nadal 在 2012 年创造出了一个更加环保的加密货币,即 Peercoin 。Peercoin 分享了很多源代码和技术实施方案给比特币。在创生方式上,它与新代币存在根本差异。Peercoin 使用的是权益证明/工作量证明的混合型系统,这意味着一些代币是在个人持有量的基础上被创造出来的。每年,Peercoin 持有者手中的代币数量将增长 1%。

Peercoin 存在的问题是没能激励代币持有者果断选择某一条链。相反,代币持有者可能会在不需付出任何代价的情况下给多个有冲突的区块投票,从而破坏安全性。这就是所谓的“无利害关系问题”。 工作证明会避免挖掘多个区块,因为矿工必须将自己的算力一分为二并且造成资源浪费。

第二代权益证明:(基于区块链的)以太坊 Casper

虽然以太坊目前是基于工作量证明共识算法运行的,该项目的长期策略是将 Casper 从工作量证明过渡到权益证明。Casper 的第一个版本 the Friendly-Finality-Gadget (FFG) 采用的是工作量证明/权益证明的混合型系统。

Casper 试图解决上一段中形容的权益证明共识算法中的“无利害关系问题” 。点点币的主要问题是只奖励出块,但没有惩罚措施。签署任何区块都不会受到惩罚,代币持有者可以签署链上的所有分叉。其中包括想要撤销有效交易的恶性分叉。

如此一来,不管哪条分叉赢了,下注的人都会得到奖励。Casper 会通过惩罚参与者来抑制伪造者在所有分叉上下注的倾向。如果验证者签署了两个有冲突的区块头,其权益将受到全部或部分削减。

混合工作量证明和权益证明的 Casper 初始版本将于 2018 年年末推出。

一些权益证明项目:Peercoin、Qtum、Ethereum

授权型权益证明

主要的设计差异在于系统是否允许代币持有者授权其他参与者代表代币持有量较少的人下注。授权型权益证明(DPoS)被提议用来作为一种激励代币持有者继续参与该系统的方式。正如我们在这篇关于中心化的博文中讨论过的那样,因为代币持有量大的人利润率更高,区块链上可能会出现中心化。

为了确保能将协议中的权益集中起来,授权型权益证明的使用者会被鼓励将他们的代币授权给拥有更多权益的人。作为回报,他们可以从协议那里得到部分权益奖励。授权型权益证明的一个明显特点是它将对网络的控制集中起来,从而导致少量节点控制大部分网络。与此同时,这对代币持有者来说可能更加方便了,因为他们不一定要通过授予控制权的方式来做出每个治理决策了。

一些授权型权益证明:Ark、Lisk、Waves、Tezos、BOScoin

BFT 权益证明

要理解 BFT(拜占庭容错),重点是明白它要解决什么问题:拜占庭将军问题。因此 BFT 算法就是在哪怕 1/3 (小于等于 33%)的验证者都下线或是与其他人对立的情况下仍然能实现共识的算法。然而,这也意味着要求网络中 2/3 的人都是诚实的。

因为共识并不依赖于前面链的长度,而会在验证区块的每一轮中达成。不仅如此,因为 BFT 共识算法倾向于节点间的一致性而非可用性,它们可以用于管理非同步的网络。基于链的权益证明算法刚好相反,依赖于网络的同步性。

委托证明共识算法是什么?委托证明有点让人想起电视真人秀。搞混社区,你很可能会被投票否决,这是区块链上的民主!

选择正确的区块链共识算法(或共识机制)对于任何有区块链项目的组织来说都是一个至关重要的决定。这听起来可能有点枯燥,但正如我们将在下面讨论的——关于共识算法的讨论可能会变得有点激烈!最近几周,我们看到许多企业客户选择了他们的区块链的委托证明(DPoS)共识算法。

如果您还不熟悉它,DPoS就会发展成为一种解决一些更传统的共识机制中固有的问题的方法,例如在工作量证明(PoW)和权益证明(PoS)中存在的问题。DPoS的使用正在增长。这并不奇怪,因为不管它有什么缺点,它都能以比比特币和以太坊更快的速度支持企业应用数字货币。

它可能会在去中心化方面有所失误,但它的可扩展性会让它越来越受欢迎。Mycryptopedia媒体确定了几个成功的DPoS部署:·BitShares·Lisk·EOS·Steem·Ark·Nano·Cardano·Tezos顾名思义,DPoS建立在最初的PoS共识算法上,提高了速度和可伸缩性。

在PoS系统中,使用昂贵设备竞相开采的矿工可以投资于加密货币,并将其作为“股份”。事实上,这个人是在买彩票,希望有机会去创造一个群体。PoS算法随机选择验证器来创建块。授权的证明转移到委托的模型中,那些有股份的人不会买彩票来创建块。

DPoS:民主的行动?

有了DPoS,代币持有者用他们的股份——他们的代币余额——来为代表们投票。选票是由选民的利益决定的。(你的投资越重要,你的投资就越多。)在这方面,DPoS与公司治理模式有点类似。(这可能是这种方法正在获得动力的原因之一。)代表们不一定需要持有大量股份,但他们相互竞争以获得选票。他们的工作确实得到了报酬。

那么,有什么优势呢?如果你和那些拥护DPoS的人交谈,你会得到一个无穷无尽的列表。这里有一些基本的东西:

可伸缩性和速度:它提供了比PoW和PoS更快的事务处理能力。这可能是最有意义的优势:对于需要高水平可伸缩性的许多应用程序,DPoS都是有意义的。·更好的奖励分配:理论上,人们只选举那些给他们最大奖励的代表,所以每个人,包括一个临时用户,都会从中受益。(这种民主化是支持者指出DPoS比PoS或PoW更分散的另一个方面。)

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