區塊鏈的靈魂—共識機制

1.0Fortune Insighthttps://prime.fortuneinsight.com/web全職加密人李奧https://prime.fortuneinsight.com/web/posts/author/leleleo區塊鏈的靈魂—共識機制 - Fortune Insightrich600338<blockquote class="wp-embedded-content"><a href="https://prime.fortuneinsight.com/web/posts/689153">區塊鏈的靈魂—共識機制</a></blockquote> <script type='text/javascript'> <![CDATA[//><!]]> </script><iframe sandbox="allow-scripts" security="restricted" src="https://prime.fortuneinsight.com/web/posts/689153/embed" width="600" height="338" title="“區塊鏈的靈魂—共識機制” — Fortune Insight" frameborder="0" marginwidth="0" marginheight="0" scrolling="no" class="wp-embedded-content"></iframe>https://prime-fortuneinsight-cloud.s3.ap-southeast-1.amazonaws.com/web/wp-content/uploads/2022/08/15161452/%E5%91%A8%E6%9D%B0%E5%80%AB%E9%83%BD%E6%B7%AA%E7%82%BA%E9%A7%AD%E5%AE%A2%E5%8F%97%E5%AE%B3%E8%80%85%EF%BC%9F%EF%BC%81-%E5%B9%A3%E5%9C%88%E7%B6%B2%E7%B5%A1%E6%94%BB%E6%93%8A%E8%88%87%E5%AE%89%E5%85%A8%E7%9F%A5%E5%A4%9A%E5%B0%91-11.png1200628區塊鏈是公開紀錄，全民皆可參與存儲的技術。當人們參與區塊鏈記錄資料時，決定區塊如何生成、當完成記錄工作後的獎勵要如何分別發放，都將透過共識機制決定。藉由共識機制消弭傳統第三方認證，達到去中心化效果。這個記帳需要一個大家都認可的規則，即「怎樣記帳才是有效」。因此，共識機制是區塊鏈的核心技術之一。李奧用簡單例子說明，中學班會計畫外出活動，經過商議後，選擇到郊野公園BBQ。「郊野公園BBQ」是班會形成的「共識」，而達到此共識的方式是少數服從多數，「少數服從多數」就是達成班會得以確定外出地點及活動的「機制」。現存的區塊鏈共識機制起碼有十幾種，而PoW、PoS、DPoS 是較為主流的共識機制。分別代表區塊鏈網路的三種主要記帳規則。它們的作用非常大，直接關係到記帳權和相關收益的分配。例如最為人熟知的比特幣就採用PoW機制，而以太坊正探討由PoW過渡至PoS。今日便重點向大家介紹這幾種機制。工作量證明機制（Proof-of-Work , PoW）第一個區塊鏈共識機制算法，因比特幣(Bitcoin)產生而出現， POW共識算法就是確認網絡參與者的CPU工作量並給予一定的獎勵，俗稱「礦工」，它就比較像初期「山口組」透過碼頭工人聚集力量，工人（礦工）付出勞力（算力）來換取獎勵。簡單來說，就是一份確認你做過一定量工作的證明。就像大學畢業證書，證明你確實有四年大學的學習經歷，即用工作量結果證明貢獻大小，再根據貢獻大小確定記帳權和獎勵。證明過程是依賴電腦進行數學運算進行的。可以理解為：大家解答同一題目，誰先算出答案，誰就負責記帳，並得到相應報酬，這個報酬就是網路產生的數位貨幣。 PoW 的優點是完全去中心化，公平公正，不需要中心化的管理機構，使用者（即節點）之間實現公平競爭，誰先解出題目，誰就獲得相應收益。同時也防止駭客攻擊。由於這種共識模型需要大量的計算能力和精力，因此駭客很難改變系統。即使他們試圖攻擊，設備，電力和努力的成本也超過獲得的利潤。由於區塊幾乎不可能改變，因此用戶可以確保它保持每筆交易的真實性和可追溯性。其缺點是浪費能源。隨著區塊鏈技術變得越來越先進，整個過程需要越來越多的計算能力。因此，礦工必須使用昂貴的專用硬體，並消耗大量能源。大家一起算題目，都要耗費算力，而最終有效的只有一位使用者，其他人都是徒勞無功。而電腦是靠電力帶動，大家用電腦解題，耗費大量電力資源。例如比特幣就是採用 PoW 共識機制，每年消耗幾十億美元的電力，一直遭人詬病。另一方面，這種共識機制與緩慢的交易速度有關。驗證一個區塊和批准一筆交易可能需要十多分鐘。同時，交易費用也相當高。權益證明機制（Proof-of-Stake , PoS）權益證明是第二大流行的共識機制，它需要的不是計算能力，而是需要抵押能力來驗證區塊。只要持有貨幣的人，都有機會獲得記帳權。你持有的幣越多，時間越長，即幣齡（幣齡=持幣數*持幣時間）越大，就能拿到越多的分紅，也就有更大的記帳權利。取得記帳權後，完成記帳工作的節點一樣會獲得記帳獎勵。權益證明優點是耗能少，驗證者不需要購買昂貴的硬體，只需普通電腦即可。因此，更多人可以負擔得起成為節點。節點越多，去中心化程度就越強。駭客攻擊成本高昂，想要攻擊網路的話，必須要有51%的幣齡，不但需要大量的幣，還要持有足夠長的時間。此外，達成共識時間短，網路環境良好的話，可實現毫秒級速度。 Flow、Cardano、Avalanche、Polygon 和 Tezos 是使用權益證明共識協議的區塊鏈之一。值得注意的是，以太坊目前正在從工作量證明轉向權益證明共識模型，以使區塊鏈更快、更便宜、更環保。其缺點是持幣趨於集中化，因為持有的幣越多，時間越長，分配的收益越大，獲得的幣越多，使幣過於集中。另一個是流動性變差，擁有較多持幣的驗證者在網路上的權重更大，因此它們可能對交易驗證產生過大的影響，這也會導致加密貨幣囤積，開啟「躺賺模式」，導致幣的流動性差。儘管每個 PoS 驅動的區塊鏈協議都有不同的規則和條件，但大多數協議都要求驗證者在一段時間內鎖定最少量的加密貨幣。在此期間，無論加密貨幣下跌或飆升，都無法「取消」並交易。權益委託證明（Delegated Proof-of-Stake , DPoS）委託權益證明是權益證明的增強版本。透過投票選舉的方式，選出生產者，代表他們履行權利和義務，而不是用算力來決定。 DPoS 和股份制公司類似，普通的股民不能進董事會，要透過投票選舉代表來組成董事會。每個持幣人投票所占的比重，與持有的幣種數量有關，持有幣越多，所占的比重越大，如51%的股東的投票結果是不可逆且有約束力。被選出的生產者可擁有記帳權，輪流進行記帳，未能很好履行職責的生產者會被投票除名。這一任期結束後，新的生產者會再次通過投票產生。 DPoS對交易確認和執行速度有積極影響，記帳節點數量少，協作高效，記帳效率高， DPoS的區塊鏈每秒可以進行 2,000 到 8,000 筆交易。而即時投票可持續監控網路安全。一旦抵押人檢測到惡意活動，就會立即投票選出「可疑的代表」，而「可疑的代表」可以隨時被逐出網路。在消耗上，DPoS甚至比PoS更節能、更實惠。 Tron、Steem、EOS 和 WAX 等區塊鏈在 DPoS 共識機制之上運行，所以這些區塊鏈在交易速度方面都是高度可持續和高性能的。雖然 DPoS 因分散功能和民主方法而受到支持，但減弱去中心化的程度，由選出的代表進行記帳，交易驗證將依賴於一小群人，存在一定的中心化控制。總結目前沒有十全十美的機制可以改善所有的問題，PoW雖然公平，卻有消耗能源、時間的問題；PoS看似解決耗能耗時的問題，卻容易產生富者恆富的情況；DPoS達到高效率，卻降低去中心化。每個共識機制的設計都有其目的性，而目前整個區塊鏈還在發展早期，亦有越來越多幣種採取混合共識機制的方式發展，說不定在不久的將來，開發出更先進的共識機制，能夠讓區塊鏈技術更加完美，結合更多的產業應用。