区块链开发必读:一张图看懂共识算法

区块链开发必读:一张图看懂共识算法

  在投身区块链开发之前,你需要搞清楚PoW、PoS、PoI、PoET、DPoS“五大”在内的区块链共识算法之间到底有什么区别,以下Blockchain101给我们绘制的信息图简明扼要地给出了答案:

  为了方便区块链开发新手快速入门,我们还推荐阅读下面这篇发表在Medium上的区块链共识算法介绍文章:

  尼科洛·马基雅维利(Niccolo Machiavelli)曾经说过,“对于人类,我们可能会说他们一般都是善变的,虚伪的,贪得无厌”。这句话讲述了在一个充满不值得信任的人的世界中航行所必需的无信任,可以在他自己的时间和我们的时间中同等地被视为真理。在一个“虚假的世界里,重要的是理解信任的变幻无常的本质,并在我们自己所持有的’真理’中找到一些共识。虽然这个几个世纪以来人类面临的挑战在我们这个时代可能无法完全解决,但通过区块链技术带来的创新,我们已经比我们的祖先更加接近了。在区块链的世界中,有5个主要共识协议;

  1.工作证明(PoW)

  2.股权证明(PoS)

  3.重要证明(PoI)

  4.经过时间证明(PoET)

  5.委托国家证明(DPoS)

  虽然自区块链的最初构想以来,已经提出了许多建议和理论上的共识算法,但它们大多超出了本文的范围。

  区块链生态系统中最广泛使用和众所周知的一致性算法是工作证明算法。这种算法被几乎所有主要硬币(如比特币和以太坊)(在某种程度上)所利用,通过确认链交易和通过称为矿工的特殊节点创建新块来工作。

  想象一下,老师把64这个数字写在教室的黑板上,而坐在教室里的学生,每人手中有10个单独的骰子,每个人都不断投掷骰子,竞争谁先掷出64的组合,并且每当竞争对手投出一个点数为64的组合时,没有其他竞争者可以提交该组合再次获奖,这迫使每位参赛者在最终获得奖品之前做出越来越多的尝试。这种先发制人赢家通吃基本上就是PoW的工作方式,区别是在区块链上PoW使用计算机来执行称为Hash函数的复杂数学函数。

  工作证明共识PoW的概念包含三个主要组成部分:交易,区块和矿工 。虽然工作证明算法看起来(并且通常是)非常直接且有用,但有许多因素 – 例如其总体成本,功耗和安全性(对于某些攻击,例如51%的攻击) – 这低估了它的整体功能。以比特币采矿为例; 比特币是第一个被发明的加密货币,利用PoW一致性算法来促进其连续的交易流和每10分钟创建一个新的块。由第一个矿工创建的每个区块成功地解决了上面解释的数学函数,需要无数,极其强大和高度专业化,要创建的计算机。在解决之后,成功的矿工(或矿工组)将获得总共比特币(截至2014年11月18日的价值为69,美元)。显然,这一高额奖金每天24小时都会吸引大量竞争激烈的矿工(并消耗大量电力)。因此,比特币网络消耗的电量相当于整个新加坡国家的电量。

  除了工作证明共识算法所需的大量计算功耗之外,随着时间的推移,通过多个高增长和高功率矿工的集合创建的大型财团已经将“矿场”转移到“成本洼地”,例如沙漠中(为了利用过剩的太阳能发电),或寒冷的北方苔原,节省空调空调费用。大型矿场的快速成长和创造性的能源采购解决方案,正逐步将“业余的采矿者”推向近乎灭绝的边缘,这种区块链挖矿计算力的集中化趋势,导致“51%攻击”的威胁变得越来越严峻。

  虽然工作证明仍然是比特币生态系统中不可或缺的一部分,但许多其他加密货币 – 例如以太坊 – 正在试图摆脱这种共识协议并转向利益证明协议。在基于证明的加密货币证明中,每个连续块的创建者可以通过以下两种方式之一进行选择:通过随机区组选择,或者通过基于通证的选择。

  随机块选择使用一种公式,该公式将链上的最低哈希值(非常类似于工作证明算法的数学函数的合成哈希值)与块的桩(投入黑色的量)组合在一起。由于赌注是公开的,每个节点可以预测哪个账户将赢得伪造新区块的权利。这种类型的选择允许多个参与者构建块,并不排除任何个人参与交易,无论他们投入任何一个或多个块的资金数量。通过这种方式,由Stof of Stake算法实现的随机块选择使得每个参与者/竞争者更加平等。

  由于在Stof of Stake算法中不需要复杂的计算工作,因此没有矿工涉及股权证明交易。相反,称为验证器的专用节点用于验证事务并通过专门的过程将它们放到链上。根据他们验证的相应资产中的总财富而选择的验证人将收取交易费用作为验证交易的付款,并且通常,在该资产中拥有最多的人验证最大量的交易,并且,赚取最大的交易费用。

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