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一文看懂区块链共识机制
区块链
工作量证明、利害关系证明,或者更确切地说是权限证明?为了保证区块链的可信性,参与者需要就网络的状态达成协议。为了实现这一目标,多年来已经发展了许多新的协商一致进程。

区块链技术始于2009年,当时化名中本聪(Satoshi Nakamoto)推出了比特币区块链。一开始只是一项实验,现在已经成为一场全球性的运动。由于这种增长,专门制造的硬件现在需要使用称为工作量证明的共识机制来挖掘比特币。

在过去,可以在自己的计算机上进行挖掘。首先,计算机处理器足够了,然后不得不升级到显卡。如今,只有当你是一个拥有廉价电力的专业农场时,采矿业才有回报。

就比特币而言,通过工作量证明进行挖掘需要大量电力。这是因为专门的采矿设备需要消耗计算能力来解决算法。这种算法被称为Sha-256,如果解决方案成功,就会支付所谓的区块奖励——这个奖励就是比特币。

由于高能耗,许多区块链现在正逐渐远离工作量证明机制,不再是首选的共识机制。随着即将到来的“合并”更新,以太坊将不再依赖于工作量证明。然后将通过一种不同的方法达成共识,即所谓的权益证明。

但共识机制究竟是什么,为什么有必要这样做?让我们仔细看看区块链是如何工作的。

区块链的工作原理

consensus这个词的意思是“一致”。更具体地说,它指的是人们对一个问题的一致意见。它表示每个区块链的中心元素。在区块链中,事务被所谓的验证器存储在块中。然后形成一个无限延伸的链。因此命名为“区块链”。区块链是由世界各地独立的计算机社区维护的公共分布式数据库。

这个独立的社区形成了一个由节点和验证器管理的点对点网络。它们确认区块链的状态。为了保证数据库不被篡改,大多数参与者必须识别区块链的相同状态:找到共识。因此,共识机制是一种算法,它在参与者之间就区块链的状态达成一致。这些机制用于确保所有参与者都有一个相同的数据库副本。在这种情况下,只有当大多数人同意相同的操纵状态时,网络才能被推翻,称为51%攻击。这是一个危险,特别是对于工作量证明小的区块链,因为你可以在某些网站上租用计算能力。部分由于高能耗和51%攻击,近年来开发了其他共识方法。有些人比其他人更成功。到目前为止,还不存在完美的协商一致程序。

最著名的协商一致程序,工作的证明

工作量证明(POW)是最古老的共识方法。这是通过计算能力达成共识的地方。参与者面临一个复杂的算术问题,他们必须使用硬件来解决。他们会因为使用资源(硬件和能源)而获得奖励。目前有一种脱离PoW的趋势,主要是由于高能耗。众所周知,基于POW的区块链有以太坊、比特币和Monero。

股份的证明

POS可能是继POW之后最流行的共识机制。它代表“权益证明”,因为在这里所提供的资产和规定的期限达成了共识。为了应对比特币的高能耗,权益证明于2012年推出。由于POS没有挖掘,因此不可能利用网络的计算能力。攻击者必须获得超过一半的流通硬币才能做到这一点。权益证明区块链的著名例子是Solana和Avalanche。

委托权益证明

DPOS是利害关系证明的一个著名改进。在这里,代表是民主选举产生的,他们负责网络中的某些任务。任务包括验证块和确认区块链的状态。投票人的投票权通常根据代币的数量进行加权。像Cardano、EOS、Tron和Cosmos这样的区块链都利用了DPOS。

不为人知的共识机制

人员证明是一种不太为人所知的共识机制。在此,网络参与者证明他们是真实的人,从而被授权参与网络活动。这一证据可以通过某些任务甚至生物特征数据来提供。这对于去中心化尤其有利,因为每个人在网络中只能代表一次。基于某种POP形式的区块链包括Idena和Humanode。

权威的证明

授权证明用于选择可信任的参与者,然后允许他们执行某些任务。选择通常取决于参与者的声誉。参与者在被认为是区块链的验证者之前要经历一个应用程序过程。这个过程通常是基于申请人的真实身份。这确保了POA网络的高可靠性,但同时也涉及到安全风险。区块链最著名的权威证明例子是BNB Chain,原名币安智能链。

工作量证明与权益证明:哪一个最好?

虽然工作量证明被认为是最安全的共识算法,但许多区块链现在更喜欢权益证明算法。这主要与环境因素有关,但区块链的可扩展性也发挥了重要作用。比特币网络,作为数字黄金,可以通过低交易量,并将安全性作为第一优先考虑,但情况不同于以太坊等网络,后者从根本上依赖于快速和廉价的交易。

因此,权益证明是这些区块链更有吸引力的共识方法。但这里也有一些弱点。主要的批评是,它使“富人更富有”,通常创造集中化的网络。例如,以太坊网络验证器需要32个ETH(约87,000美元)才能获得批准。这为新投资者和小投资者的进入创造了一个重大障碍,而拥有必要资本的投资者很容易获得持股回报,拉大了小投资者和大投资者之间的差距。

区块链三难困境适用于共识程序的选择。这说明区块链不能同时满足预期的去中心化、可伸缩性和安全性,因为其中一个因素只能以牺牲另一个因素为代价来实现。一般来说,可伸缩的区块链不是很去中心化,安全的区块链很慢。

责任编辑:华轩 来源: 中金网
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