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一文讓小白讀懂的POW和POS概念詳解(內(nèi)含波卡)

2021-04-27 16:31:00 | 來(lái)源:比特范 | 作者:Bluemountain Labs
這篇文章主要介紹了一文讓小白讀懂的POW和POS概念詳解(內(nèi)含波卡),POW是靠誰(shuí)的算力大取勝獲得網(wǎng)絡(luò)獎(jiǎng)勵(lì),而POS是靠質(zhì)押綁定來(lái)獲得獎(jiǎng)勵(lì),兩者概念還有很多不同之處,下面跟隨小編一起來(lái)看看還有哪些吧!

一文讓小白讀懂的POW和POS概念詳解(內(nèi)含波卡)

POW(Proof-of-work,工作量證明)

工作量證明最早是一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)名詞,指系統(tǒng)為達(dá)到某一目標(biāo)而設(shè)置的度量方法。簡(jiǎn)單理解就是一份證明,用來(lái)確認(rèn)你做過(guò)一定量的工作。早在比特幣出現(xiàn)之前就已經(jīng)有人探索。

哈希運(yùn)算是一種最常見(jiàn)的工作量證明機(jī)制,即通過(guò)計(jì)算碰撞出符合條件的哈希值來(lái)確定系統(tǒng)做過(guò)一定的工作量,此外,你也可以利用卷積求導(dǎo)、大質(zhì)數(shù)分解這些復(fù)雜的運(yùn)算來(lái)達(dá)到工作量證明的目的。

挖礦即找到合適的哈希值,消耗的計(jì)算、內(nèi)存、電力等能源即為工作量。挖礦本質(zhì)是一個(gè)數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)程,有一個(gè)“難度值”變量在不斷變化,以維持BTC網(wǎng)絡(luò)10分鐘出一個(gè)塊。難度值可調(diào)整。

上面這段話可以解釋為什么過(guò)去有那么多山寨幣,因?yàn)橹恍枰晕⒏囊幌翽OW參數(shù)就可誕生一種新的出塊時(shí)間的山寨幣,但其本質(zhì)和BTC并無(wú)任何區(qū)別(沒(méi)有任何智能合約應(yīng)用,沒(méi)有任何實(shí)際擁有),然后大肆宣傳欺騙小白。

ETH上的智能合約,也可通過(guò)僅修改一些參數(shù)值來(lái)發(fā)行新幣,但沒(méi)給出實(shí)際的應(yīng)用。先發(fā)幣再說(shuō)項(xiàng)目,這就是為什么2017 ICO項(xiàng)目,在市場(chǎng)熱度下如雨后春筍,但最后落得一地雞毛。

POS (Proof of Stake)股權(quán)證明機(jī)制

純粹的POS已經(jīng)在市場(chǎng)上被淘汰,不多說(shuō)。目前留存的都是POS的變種。比較有名的是EOS的DPoS (Delegated Proof of Stake) 授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制和Polkadot的NPOS (Nominated Proof of Stake) 提名股權(quán)證明機(jī)制。都是持幣者把自己的幣質(zhì)押給節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)出塊維護(hù)網(wǎng)絡(luò),如果你投的節(jié)點(diǎn)有塊被納入了最終的鏈上,你就能獲得符合投票比例的分紅,這個(gè)分紅相當(dāng)于比特幣網(wǎng)絡(luò)里的出塊獎(jiǎng)勵(lì)。

這和做生意投資很像,有人融資做事,你投,賺了一起按比例分,虧了按比例虧(如果不出塊,或者驗(yàn)證了錯(cuò)誤的塊,網(wǎng)絡(luò)會(huì)沒(méi)收這個(gè)節(jié)點(diǎn)的幣),也就是在POS里面,正確很重要,認(rèn)真干活,正確做事才能拿到網(wǎng)絡(luò)獎(jiǎng)勵(lì)。

兩相比較,POW像古時(shí)的比武,誰(shuí)算力大誰(shuí)就更容易碰出隨機(jī)值贏得比賽獲得獎(jiǎng)勵(lì)。POS則是文明人的游戲規(guī)則,大家合作共贏,共享盛宴,不管投給節(jié)點(diǎn)的票多還是少,只要是能為網(wǎng)絡(luò)持續(xù)工作的節(jié)點(diǎn),都會(huì)獲得網(wǎng)絡(luò)的獎(jiǎng)勵(lì)。

總結(jié):POW機(jī)制是干的越多,得到越多;POS機(jī)制是持有越多,獲得越多。

補(bǔ)充:EOS的DPOS只選取21個(gè)大節(jié)點(diǎn),獲得多少的網(wǎng)絡(luò)獎(jiǎng)勵(lì)是由質(zhì)押幣數(shù)量多少?zèng)Q定。Polkadot的NPOS有1000個(gè)節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)勝出是根據(jù)質(zhì)押幣數(shù)量和幣地址分散度共同決定,且只要是有效節(jié)點(diǎn),無(wú)論質(zhì)押幣的總數(shù)是多少,都會(huì)給每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)放同等數(shù)量的DOT作為獎(jiǎng)勵(lì)。

這說(shuō)明DPOS容易造成大戶聯(lián)合合作,使網(wǎng)絡(luò)中心化、內(nèi)卷化競(jìng)爭(zhēng),NPOS則更加去中心化,因?yàn)橐獫M足足夠多的代幣持有者足夠地分散,這是一個(gè)進(jìn)步,是一個(gè)行業(yè)發(fā)展合理但又驚喜的進(jìn)步。

當(dāng)然無(wú)論P(yáng)OW還是POS,其中最重要的因素還是代幣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,經(jīng)濟(jì)價(jià)值越高需要攻擊網(wǎng)絡(luò)的成本就越高。這個(gè)不在這討論。

POW vs POS

1、公平性

POW公平的把記賬權(quán)分派給節(jié)點(diǎn),但容易形成算力集中化,財(cái)團(tuán)抱團(tuán),個(gè)體難參與。POS有很多變種,但波卡的NPOS保證了節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)性分散化組合,比POW更加公平。

2、網(wǎng)絡(luò)性能

比特幣和以太坊的擁堵已經(jīng)有目共睹,但是在區(qū)塊鏈逐漸崛起的時(shí)代,如果往后需要更多的區(qū)塊鏈,怎么保證吞吐量和安全?

(1)吞吐量:

POS系統(tǒng)可容納的吞吐量比POW鏈高。

因?yàn)镻OS共識(shí)協(xié)議并不以浪費(fèi)一些現(xiàn)實(shí)能耗為基礎(chǔ),區(qū)塊時(shí)間和協(xié)議就可以更快的發(fā)生,這一點(diǎn)的邏輯是:POW面臨的挑戰(zhàn)的解決方案是不必在確定一個(gè)塊之前就找到,因此創(chuàng)建一個(gè)塊的開(kāi)銷可以減少到只需要?jiǎng)?chuàng)建和分發(fā)塊的成本。

(2)安全性:

POW的安全性靠算力,POS的安全性主要靠代幣分散化持有且綁定。

POS系統(tǒng)的安全通過(guò)綁定的資產(chǎn)保護(hù),而不是類似POW需要花費(fèi)很多消耗(花費(fèi)流動(dòng)性機(jī)會(huì)成本以及消耗電力)。POS的工作方式是選擇一組具有已知經(jīng)濟(jì)身份的驗(yàn)證者,鎖定代幣,以換取獲得“驗(yàn)證”或參與共識(shí)過(guò)程的權(quán)利。如果他們發(fā)現(xiàn)執(zhí)行了錯(cuò)誤的程序,就會(huì)被懲罰:部分或者全部的鎖定代幣會(huì)被銷毀。這對(duì)不良行為提供了很好的抑制作用。POW沒(méi)有類似的獎(jiǎng)懲機(jī)制,僅僅是損失算力(電力)成本而已。

破壞POW系統(tǒng)需要掌握51%以上算力,目前,排名前三的礦池算力加在一起已經(jīng)超過(guò)51%,但攻擊從未發(fā)生過(guò)。因?yàn)橹灰l(fā)生一次51%的攻擊,比特幣網(wǎng)絡(luò)的金字招牌“可信度”就蕩然無(wú)存,幣價(jià)跳水,這對(duì)靠挖礦獲得幣而從而獲得收益的礦工及其不劃算,何必自己砸自己。也就是說(shuō)攻擊的代價(jià)會(huì)極大可能的高于誠(chéng)實(shí)挖礦,所以都選擇不攻擊,這是個(gè)博弈的問(wèn)題。(實(shí)際高于30%就可以發(fā)起攻擊,但是高于51%就是鐵定會(huì)攻擊成功)。

傳統(tǒng)POS鏈的共識(shí)需要2/3以上的驗(yàn)證者組同意所有發(fā)生在layer1上的事務(wù):所有作為鏈狀態(tài)機(jī)一部分的邏輯都要被認(rèn)可。即,每個(gè)人都需要驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)所有的信息。然而,驗(yàn)證者可能基于收到異步網(wǎng)絡(luò)不同的信息,對(duì)系統(tǒng)有不同的看法。這讓對(duì)鏈最新?tīng)顟B(tài)達(dá)成一致變得困難。

意思是說(shuō),POS的吞吐量更高,更加節(jié)能,創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊消耗的時(shí)間成本和網(wǎng)絡(luò)資源成本更低。但是POS需要全網(wǎng)2/3的驗(yàn)證者達(dá)成共識(shí)才能確定網(wǎng)絡(luò)的最新?tīng)顟B(tài),驗(yàn)證者們可能收到異步網(wǎng)絡(luò)的不同信息,對(duì)系統(tǒng)的最新?tīng)顟B(tài)看法不一致,這就會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的最新?tīng)顟B(tài)不容易確認(rèn)。

這也是波卡極致分片架構(gòu)設(shè)計(jì)的考慮點(diǎn)之一:不需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)參與者驗(yàn)證每一筆交易,只需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)參與檢查一部分交易即可。每個(gè)節(jié)點(diǎn)參與者檢查交易的某些子集,就使得拜占庭中有了足夠的冗余,任意惡意的參與者就無(wú)法潛入無(wú)效的交易中,至少在沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)并受到削減的情況下,這些交易不能被還原,即在那些交易被恢復(fù)的情況一定會(huì)被發(fā)現(xiàn)受到懲罰。

另外,很多人喜歡拿以太坊和波卡做對(duì)比,從技術(shù)上來(lái)說(shuō),波卡是更新的一代,自然更高級(jí)。但客觀的看待以太坊,它在最初創(chuàng)立的時(shí)候就想用POS共識(shí),但當(dāng)時(shí)POS共識(shí)還不如現(xiàn)在成熟,且POW的可靠性高,所以選擇了后者,后者正是由于其對(duì)出塊的時(shí)間的限制,網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)賬更可靠,更能減少惡意交易,這和利用POW算法來(lái)杜絕垃圾郵件是一個(gè)道理。

與此同時(shí),需要注意的是,POW是概率性共識(shí),可能網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)碰撞出同一個(gè)正確的哈希值,這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)我們說(shuō)的硬分岔(概率性終態(tài)確定)。

POS的共識(shí),是確定了參與驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)集合,這些節(jié)點(diǎn)采用的是類PBFT共識(shí),類似于有序輪換者出塊。變種的波卡的NPOS是需要首先超過(guò)一半的簽名才算有效,簽名者不可以重復(fù),這保證了每一輪只可能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得出塊權(quán),是一種確定性的共識(shí) 。

由此可見(jiàn),一般POS的安全性是低于POW的,因?yàn)轵?yàn)證人集合已知,而且數(shù)量不多,不像POW需要足夠算力才能攻擊,POS中聯(lián)合驗(yàn)證人中一定比例的節(jié)點(diǎn)作惡就能攻擊。那么如何提高POS的安全性呢?

(1)懲罰機(jī)制:即消減(slash)或者沒(méi)收(chill);

(2)與多種算法協(xié)作,取長(zhǎng)補(bǔ)短:好比波卡的分片和POS結(jié)合在一起相互協(xié)調(diào),利用架構(gòu)的交互性,集中資金保護(hù)所有鏈:允許一條平行鏈的Host可以為很多平行鏈提供完全的安全保證,而不是部分資金保護(hù)部分鏈,形成資金低效和浪費(fèi)的狀態(tài);甚至不需要所有參與者檢查所有的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。同時(shí)又結(jié)合了隨機(jī)選舉驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)組和GRANDP&BABE來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)行安全。

綜上,在網(wǎng)絡(luò)性能方面,POS的吞吐量更高,安全性能需要多種算法協(xié)作

3、資源利用

POS算法幾乎沒(méi)有資源消耗,唯一消耗的是網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。POW挖礦經(jīng)歷了CPU/GPU/ASIC芯片一系列的迭代,這些都是為了更加高效地挖出幣,過(guò)程中消耗大量電力、算力、以及硬件資源,可以說(shuō)是資源浪費(fèi)。但換個(gè)角度,POW挖礦形成了一套完整的產(chǎn)業(yè)鏈:水電站、網(wǎng)絡(luò)、礦機(jī)制造等等,只是網(wǎng)絡(luò)找到合適的哈希值實(shí)際上并沒(méi)有其他的作用,僅僅是挖到了幣。

4、去中心化

在波卡的NPOS出現(xiàn)之前,無(wú)論是POW還是POS,都會(huì)逐漸演化出權(quán)利集中的問(wèn)題。傳統(tǒng)POS存在大戶互相投票,互相推舉為大節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象,讓老百姓參與的機(jī)會(huì)少;且由于沒(méi)有民主公投這樣的明確網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題解決機(jī)制,就形成了和POW礦池挖礦類似的價(jià)值回路必須要通過(guò)外部輸入,其安全性不直接與使用者相關(guān),而是要通過(guò)大節(jié)點(diǎn)或者礦工這類媒介來(lái)完成(不過(guò)筆者以為挖礦集中化和專業(yè)是很正常的事情,天下熙熙皆為利來(lái),天下攘攘皆為利往。只是集中化帶來(lái)的結(jié)果違背了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)初衷)。

綜上所述:

POW是靠誰(shuí)的算力大取勝獲得網(wǎng)絡(luò)獎(jiǎng)勵(lì),但并不是算力大就一定能獲得,且會(huì)造成資源浪費(fèi);POW雖然網(wǎng)絡(luò)慢,但是可靠性更高。

POS是靠質(zhì)押綁定來(lái)獲得獎(jiǎng)勵(lì),質(zhì)押的多獲得的多,沒(méi)有額外的消耗。網(wǎng)絡(luò)安全性相對(duì)更弱,但可通過(guò)與其它算法協(xié)同合作來(lái)提高安全性。

以上就是一文讓小白讀懂的POW和POS概念詳解(內(nèi)含波卡)的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于POW和POS概念的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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