区块链共识机制的共识机制是什么?优缺点有哪些?

大风号出品
区块链这几种共识机制,你都懂了吗?
区块链,作为分布式账本的其中一种,意味着其不存在单一的中央机构来验证和执行交易,而将参与者的电脑用作网络内的节点。这些节点将按商定算法(即共识机制)来验证,并在合适的情况下,执行拟定交易。由于该技术在参与者的节点上运行,能提供所需保密度,因此交易各方之间无需设置中间人,点与点之间亦无需进行信任验证。在有效执行的情况下,区块链具有快速、保密、可靠和低成本的优势。区块链的核心是参与者之间的共识。共识之所以是关键,是因为在没有中央机构的情况下,参与者必须就规则及其应用方法达成一致;并同意使用这些规则来接受及记录拟定交易。今天,就为大家介绍五种目前区块链项目常用的共识机制。PoW (Proof of Work)优点:完全去中心化,节点自由进出,避免了建立和维护中心化信用机构的成本;只要网络破坏者的算力不超过网络总算力的50%,网络的交易状态就能达成一致,破坏系统需要投入极大的成本,安全性高;节点间无需交换额外的信息即可达成共识。缺点:目前bitcoin已经吸引全球大部分的算力,其它再用Pow共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身的安全;挖矿造成大量的资源浪费;共识达成的周期较长,不适合商业应用;容易产生分叉,需要等待多个确认。PoS (Proof of Stake)采用PoS方法的第一种加密货币是Peercoin。优点:在一定程度上缩短了共识达成的时间;不再需要大量消耗能源挖矿,降低资源浪费。缺点:攻击成本低,安全性有待验证;本质上没有解决商业应用的痛点,需要挖矿;网络共识逐渐只受少数富裕账户支配。DPoS (Delegated Proof of Stake)DPoS(股份授权证明)是PoS的变体。使用DPoS,代币持有者可以使用其余额来选择可能允许向区块链添加新交易块的节点列表。代币持有者也可以投票改变网络参数。与PoS的主要区别在于节点选举若干代理人,由代理人验证和记账。其合规监管、性能、资源消耗和容错性与PoS相似。类似于董事会投票,持币者投出一定数量的节点,代理他们进行验证和记账。PoS更像是赢得彩票,而DPoS则让所有代币持有者在网络中拥有更大的影响力和所有权。比特股(bitshares)和steem采用的DPoS机制是持股者投票选出一定数量的见证人,每个见证人按序有两秒的权限时间生成区块,若见证人在给定的时间片不能生成区块,区块生成权限交给下一个时间片对应的见证人。持股人可以随时通过投票更换这些见证人。DPoS的这种设计使得区块的生成更为快速,也更加节能。优点:大幅缩小参与验证和记账节点的数量,可以达到秒级的共识验证。缺点:不适用于完全去中心化的场合;共识机制依赖于代币。PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance)PBFT(实用拜占庭容错)由Miguel Castro和Barbara Liskov于1999年在麻省理工学院计算机科学实验室引入。PBFT是拜占庭将军问题的潜在解决方案之一。PBFT中,目标是决定是否接受提交给区块链的一条信息。每一方都保持一种内部状态。当一方收到消息时,他们使用具有内部状态的消息来运行计算,此次计算将导致该方对该消息的决定。然后,该方将与网络中的所有其他方共享该决定。最终决定是根据各方的总决定确定的。此过程中不需要高哈希值,因为PBFT依赖于节点数来确认信任。一旦收到足够的回应,就验证交易是有效的交易。Stellar、Hyperledger和Ripple等项目都使用了PBFT。优点:共识的时延大约在2至5秒钟,基本达到商用实时处理的要求;共识效率高,可满足高频交易量的需求;系统运转可以脱离币的存在,PBFT算法共识各节点由业务的参与方或者监管方组成,安全性与稳定性由业务相关方保证。缺点:当有1/3或以上记账人停止工作后,系统将无法提供服务;当有1/3或以上记账人联合作恶,且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时,恶意记账人可以使系统出现分叉,但是会留下密码学证据。POOL验证池验证池机制是基于传统的分布式一致性技术和数据验证机制的结合,它使得在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础上,不需要代币也能实现秒级共识验证。但POOL验证池只适合于私有链。优点:不依赖代币,实现秒级共识验证。缺点:去中心化程度不高;适合多方参与的多中心商业模式。最早提出的看起来完美无缺的PoW在时间的验证下也暴露出缺点,而新的共识算法也源源不断涌现。但每一种共识都会存在自己的优缺点,在现有条件下选择最合适的,再结合技术的进步加以改善,想必就能达到最好的效果。本文来源:链石区块链
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链石区块链区块链共识机制优缺点对比
区块链共识机制优缺点对比
我们怎么去在这样的系统中获得信任呢,并且在私有区块链中也是一样的情况。这就是共识机制的来源。
共识保证了区块链上的参与者可以互相信任,并且对下个区块进行验证。共识也确保了网络中的规则被遵守,同时承认在区块链环境下只有一个真理。
根据你使用的区块链种类不同,你需要不同的共识算法来确保区块链上最后的区块能够在任何时候都反应出全网的状态。在本文中,大白会大致说明不同的共识算法。
工作量证明(POW)
我们先从比特币和以太坊说起。工作量证明算法需要矿工解决复杂的密码数学难题。所以这是个依赖于算力的游戏。简单说,你将区块中的数据都打包并加密,直到你获得有效的哈希值。
优势:寻找有效的哈希值很困难,但是很容易控制哈希是正确的,所以无法欺骗整个系统。系统可以承受大量节点。
缺点:需要消耗非常多的能源,而且不是很环保。如果有人能控制51%的算力,就会有被攻击的风险。
权益证明(POS)
以太坊正在朝着PoS共识机制改变。下个区块的矿工会基于随机参数,例如他们拥有的代币数量,他们拥有这个代币的时间等等来确定。
同时也有其他机制,例如存款证明或者是燃烧证明等等。其实这个很简单,如果节点X有1个代币,节点Y有2个,那么节点Y就会有2倍几率去验证一个区块。
优点:比起工作量证明,更加节约能源。
缺点:更多的安全问题?如果同时在不同的链上工作,也不会有惩罚。这样做,就很难去保证转账的真实性。
消逝时间证明(PoET)
消逝时间证明是超级账本锯齿湖项目中使用的共识。每个参与者都需要有个等待时间,来确保安全的程序集。获得最短等待时间的参与者会被选为挖出区块,经过等待时间,挖出区块。
优势:挖出区块的人会一直变化,同样的人每次都不会选择下个区块。
劣势:安全程序集是复杂的技术,相对工作量证明来说,更容易进行欺诈。也有中心化的趋势,因为我们必须使用第三方信任机构来确保这个程序集是真的安全。
简化的拜占庭容错算法(SBFT)
在这个算法中,区块验证者是一个知名的机构。例如在整个商业网络中可以是一个监管者。这个区块验证者创造并提出新的区块转账。在SBFT共识中,一定数量的节点一定要接受这个区块,当然这取决于错误节点的数量。在这样的系统中,最少要有2f+1的节点必须要接受商业网络中的新区块,f就是错误节点的数量。
举例来说,我们假设现在系统中有30个参与者,其中包含了5个错误节点。作为需要验证的新区块,11(2×5+1)个节点。
这个错误可以是恶意的,也可能是无效的节点。
优点:比工作量证明更快,有更好的扩容性。
缺点:有中心化趋势。一个验证者提出下个区块。
权威证明(PoA)
适合私有链网络,并且不需要分布式信任体系。原理相对简单:网络中的一些人在满足某些条件之后被认证为验证者,例如身份认证。这些验证者负责维持区块链数据。
优点:非常适合私有链,速度非常快。
缺点:牺牲了信任。
我们对区块链世界的共识机制做出了概览,这篇文章只是列举了一部分可能性,当然还有其他可能的共识机制。
总体来说,我们可以将这些共识分为3类:
- 标准的工作量共识
- 基于共识的许可性投票(PoA,SBFT)
- 基于共识的许可性投注(PoET)
到底选择哪个共识来进行区块链的实施取决于哪类网络和数据。所谓的共识机制,就是在区块链系统中,为保证每一笔交易的一致性而预先设置的一种类似约法三章的条文,从而促使全部参与者达成共识。区块链能在众多节点达到一种较为平衡的状态也是因为共识机制。尽管密码学占据了区块链的半壁江山,但是共识机制是保障区块链系统不断运行下去的关键。目前主要的共识机制有两种,其一是工作量证明机制,通常称作POW,其二是权益证明机制通常称作POS。&区块链的共识机制之一——POW(工作量证明机制)通俗来讲,POW的意思有点儿类似我们的社会主义,大家按劳分配,多劳多得,就如同大家在比特币系统中一起进行数学运算,算的最快的那个人才能获得奖励。POW的优点是完全的去中心化,人人可以参与争取获得记账权,并且其安全性极高,若想破坏系统则需要投入非常大的成本,除非破坏者拥有能够压倒大多数人的算力,否则便无法成功。但是与其他的共识机制相比较而言,POW也有它的缺点,即每次达成共识时均需要所有人共同参与运算,这样一来造成的直接后果就是效率非常低下、资源消耗高且确认所需时间十分长,更严重的是其缺乏一定的有效监管。&区块链的共识机制之二——POS(权益证明机制)若与POW放在一起比较的话,POS就像是资本主义,大家按资产分配,钱能生钱,类似于股票的分红制度,持有股权相对多的人就能够获得更多的分红。POS的优点在于:不需要所有人共同确认,从而缩短了共识达成的时间,减少能源的消耗。缺点也很明显:它并不能改变运算的本质,还是需要挖矿,本质上没有解决商业应用的痛点;所有的确认都只是一个概率上的表达,而不是一个确定性的事情,理论上有可能存在其他攻击影响。例如,以太坊的DAO攻击事件造成以太坊硬分叉,而ETC由此事件出现,事实上证明了此次硬分叉的失败。另外,在某一个人或某一组织机构权力过大的情况下,很有可能造成中心化的结果,信用基础不再牢固。由POS衍生出的DPOS与POS原理相同,两者的区别就在于DPOS只是选了一些“选举代表”。主要原理是由代表验证和记账,其合规监管、性能、资源消耗和容错性与POS相似。类似于董事会投票,持币者投出一定数量的节点,代表他们进行验证和记账。一旦代表的表现不尽人意,代币持有者可以用投票把代表选出。当然除了POW和POS两个最经典和应用最为广泛共识机制,还有一些比较优秀的共识机制,比如以拜占庭容错问题为原理的PBFT,记账人之间通过拜占庭容错算法来达成共识的dBFT机制,基于传统的分布式一致性技术的POOL验证池等等。但是由于共识机制是为解决一些特定的问题而生,真正必须满足某些特定的需要,因此没有一种共识机制是完美无缺的,每种共识机制都有其优缺点。
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文/&姿姿可盼123
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带你一起了解区块链。
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据tokenview数据显示:自17年12月份开始比特每日推特数呈逐步减少的状态,投资者对比特币的关注度持续下降,可以看出市场连续下挫对投资者的信心造成了一定的打击。
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在CoinAll币全生态分享会上,官方表示:8月10日15:20,币全交易挖矿锁仓门槛已降至1000CAC,即只需1000CAC即可参与挖矿。CoinAll币全表示,在不断提升挖矿速度的同时,希望给更多的投资者提供参与机会。
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据币安交易所:币安现已完成YOYOW(YOYO)主网切换,并开放YOYO充值、提现功能。
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据PeckShield数据研究中心显示,类Fomo3D游戏“Last Winner”自8月6日上线以来持续火爆,DAU从上线当日9,295人上涨至昨天34,562人,涨幅高达272%。 截至目前,Last Winner共流入资金83,154个ETH,奖金池累积13,578个ETH,相比之下Fomo3D上线一个多月以来,总计流入资金量 97,768个ETH,上线15天后DAU达到最高峰9,790人,昨天DAU仅349人。 不难看出,Last Winner将取代Fomo3D成为新的资金盘游戏王者。受此影响,以太坊gasprice价格还继续保持在高位,昨天均价为53Gwei,以太坊网络拥堵情况尚未缓解。 PeckShield安全人员再次发出警示:“Last Winner”游戏尚未开源,可能存在未知风险,请广大游戏爱好者谨慎参与。
据cryptonews消息,耶鲁大学一项新研究报告显示,经过风险调整后,加密货币的回报率可能高于传统上被认为“更安全”的股票和其他资产。这项名为“加密货币风险和回报”的研究主要是对Bitcoin、Ripple和Ethereum三种主要加密货币进行的,通过夏普比率(Sharpe ratio)进行计算。研究发现,月度频率上来看,比特币的夏普比率与同期股票的夏普比率类似,但高于历史上股票的夏普比率。与此同时,在每日和每周的频率上,这一比率比同时段的股票高出约50%和75%。
据cointelegraph报道,有多位诺贝尔经济学获奖者在籍的美国经济研究所(NBER)发表了题为《加密货币的风险和盈利》的论文,称如果看涨比特币的话,最好在投资组合中持有6%的比特币。该论文由耶鲁大学的两位教授共同执笔,并在“在投资组合中应该持有多少比特币”一问的回答中使用了投资组的Black-Litterman模型。论文中指出,加密货币不受“大部分股票市场和宏观经济因素的影响”,“加密货币的价格是根据加密货币市场特有的因素来预测的”。该论文对加密货币的盈利取决于与区块链技术的关系和作为货币的价值规模、以及作为贵金属类似的价值储藏手段的功能这一说法提出质疑,并得出结论,加密货币价格实际可通过动力和投资者的关注度来进行预测。
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浅谈区块链—共识机制
阿巴上一篇文章简单谈了区块链的其中一个技术即分布式数据存储,看过的人应该已经懂得了什么是分布式网络和数据存储。
因为百度百科介绍:区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。所以要理解什么是区块链,要分别搞懂这几个技术,这么复杂的鬼,好难理解。所以把它一个个肢解开,就能理解了。
那么今天谈谈共识机制是什么?还是一个规则就是讲人话,什么鬼。首先看百度百科的介绍:所谓“共识机制”,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;对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。
oh,能不能通俗一点呢? 共识的字面意思可以理解为共同的认识,也就是要大家都共同认可。那么区块链是一个去中心化的分布式网络,没有第三方机构担保,如何实现公平公正,才能达成共识。比如在区块链中,下一个区块产生的币分给谁,由谁来记账,在全网制定一个标准,谁先达到这个标准就是谁先获得记账权和下一个区块,这就是简单的共识机制。
所以共识机制是确保区块链完整的基础,因为这可以让大家通过公平公正的方法参与并最终认可它,这就代替了中心化的信用背书。
目前市场上的共识机制有很多,比如POW和POS和DPOS等等
其中POW机制是最早的共识机制,源于比特币采用它。 POW:全称Proof of Work,工作证明。这是什么意思呢?这就是说,你获得多少货币,取决于你挖矿贡献的有效工作,也就是说,你电脑性能越好,分给你的矿就会越多,这就是根据你的工作证明来执行货币的分配。大部分的虚拟货币,比如比特币、莱特币等等,都是基于POW模式的虚拟货币(算力越高、挖矿时间越长,你获得的货币就越多)
为了更好地理解POW,阿巴假设一个例子:从前有个比特村,村子里的一名有钱的员外有21个女儿,个个美色绝伦,女儿都长大了,员外此时要为自己的女儿去招亲,员外制定了一个招亲规则并向全村通告:女儿依次出场,所有相亲的男子谁能在1分钟内准确猜测出出场女儿的出生年月日时分秒,这个女孩就嫁给谁(如果1分钟内都猜不出来选择结果最接近的人),一旦猜测正确立刻成亲,并分得女儿家族员外一定的财产,同时该男子在村喇叭上大声宣告某某男子和某某女儿结婚了,这个时候全村都知道员外的哪个女儿和哪个男子结婚了。后面的女儿依次进行,这种猜测员外女儿的出生年月日时分秒的方法可以理解为POW机制,所有去参加猜测的人员就是矿工。这种方式实现了公平,全村人也可以见证。哈哈……说的阿巴也想去相亲了,员外女儿美丽漂亮而且还可以分得财产,口水直流哟。
POS:全称Proof ofStake,股权证明。这又是什么意思呢?简单来说,就是一个根据你持有货币的量和时间,给你发利息的一个制度。这里有两个关键词一个是你持有的量、一个是你持有的时间。可以理解为你去银行存款,你在银行存的钱越多,存的时间越长,获得的利息越高。这个比较好理解。这种共识机制,一般是区块的第一个创世区块所有的币已经全部产生,然后根据规则去分发一定比例的币,然后通过你持有的币和持有的时间,继续获取剩余的币。
还有其他很多共识机制,今天主要谈这2个,每个共识机制都有优缺点,后面阿巴会慢慢介绍。
总结:我们要明白的是共识机制是区块链技术的灵魂,它让分布式网络数据在没有中心机构做信用背书的基础上,能够达成统一的认识,也就是共识,实现了公平公正公开。其中POS和POW等或者其他的共识机制,都是为了使分布式网络数据达成共识所遵循的规则方法而已。
好了,阿巴谈区块链中的共识机制就说这么多,不知你能不能理解呢?创作不宜,共同努力
文章作者: 军戎阿巴
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区块链就是运行在P2P网络上的去中心化账本。在公有链区块链项目例如比特币,成千上万的用户在使用这个区块链。我们怎么去在这样的系统中获得信任呢,并且在私有区块链中也是一样的情况。这就是共识机制的来源。共识保证了区块链上的参与者可以互相信任,并且对下个区块进行验证。共识也确保了网络中的规则被遵守,同时承认在区块链环境下只有一个真理。
根据你使用的区块链种类不同,你需要不同的共识算法来确保区块链上最后的区块能够在任何时候都反应出全网的状态。在本文中,我们会大致说明不同的共识算法。
工作量证明(POW)
我们先从比特币和以太坊说起。工作量证明算法需要矿工解决复杂的密码数学难题。所以这是个依赖于算力的游戏。简单说,你将区块中的数据都打包并加密,直到你获得有效的哈希值。
优势:寻找有效的哈希值很困难,但是很容易控制哈希是正确的,所以无法欺骗整个系统。系统可以承受大量节点。
缺点:需要消耗非常多的能源,而且不是很环保。如果有人能控制51%的算力,就会有被攻击的风险。
权益证明(POS)
以太坊正在朝着PoS共识机制改变。下个区块的矿工会基于随机参数,例如他们拥有的代币数量,他们拥有这个代币的时间等等来确定。同时也有其他机制,例如存款证明或者是燃烧证明等等。其实这个很简单,如果节点X有1个代币,节点Y有2个,那么节点Y就会有2倍几率去验证一个区块。
优点:比起工作量证明,更加节约能源。
缺点:更多的安全问题?如果同时在不同的链上工作,也不会有惩罚。这样做,就很难去保证转账的真实性。
消逝时间证明(PoET)
消逝时间证明是超级账本锯齿湖项目中使用的共识。每个参与者都需要有个等待时间,来确保安全的程序集。获得最短等待时间的参与者会被选为挖出区块,经过等待时间,挖出区块。
优势:挖出区块的人会一直变化,同样的人每次都不会选择下个区块。现在的行情中,如何选出一只底部即将启动的牛股呢?相信这一点笔者的粉丝朋友都是比较清楚,本人喜欢讲牛股也擅长抓牛股,比如近期给大家讲解的:华锋股份、中国软件、兆日科技、顺鑫农业等股票,那一只的涨幅不是超过了50%,相信不少本人的粉丝朋友都是有牢牢的把握住其中利润的。笔者威芯dxzs366,放心,都是不收费的,如果大家觉得笔者的分析对大家有帮助的话,请多多转载
劣势:安全程序集是复杂的技术,相对工作量证明来说,更容易进行欺诈。也有中心化的趋势,因为我们必须使用第三方信任机构来确保这个程序集是真的安全。
简化的拜占庭容错算法(SBFT)
在这个算法中,区块验证者是一个知名的机构。例如在整个商业网络中可以是一个监管者。这个区块验证者创造并提出新的区块转账。在SBFT共识中,一定数量的节点一定要接受这个区块,当然这取决于错误节点的数量。在这样的系统中,最少要有2f+1的节点必须要接受商业网络中的新区块,f就是错误节点的数量。
举例来说,我们假设现在系统中有30个参与者,其中包含了5个错误节点。作为需要验证的新区块,11(2×5+1)个节点。
这个错误可以是恶意的,也可能是无效的节点。
优点:比工作量证明更快,有更好的扩容性。
缺点:有中心化趋势。一个验证者提出下个区块。
权威证明(PoA)
适合私有链网络,并且不需要分布式信任体系。原理相对简单:网络中的一些人在满足某些条件之后被认证为验证者,例如身份认证。这些验证者负责维持区块链数据。
优点:非常适合私有链,速度非常快。
缺点:牺牲了信任。
我们对区块链世界的共识机制做出了概览,这篇文章只是列举了一部分可能性,当然还有其他可能的共识机制。总体来说,我们可以将这些共识分为3类:
– 标准的工作量共识
– 基于共识的许可性投票(PoA,SBFT)
– 基于共识的许可性投注(PoET)
到底选择哪个共识来进行区块链的实施取决于哪类网络和数据。
投注类型的可能更加适合月大型网络。投票类型的可能更适合小型网络,同时将延时降到最小化。
文 | 清风论
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