1、NULS的POC共識與POS和DPOS共識機(jī)制有和區(qū)別?

POC：（Proof-Of-Credit）信用共識機(jī)制，由NULS團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)并運(yùn)用，共識機(jī)制為：節(jié)點(diǎn)信用達(dá)標(biāo)的情況下，鎖定一定保證金即可加入共識，共識節(jié)點(diǎn)重新排序后每輪輪流出塊，退出共識時(shí)保證金解鎖。NULS的POC分為委托共識和節(jié)點(diǎn)共識，委托共識抵押2000NULS，節(jié)點(diǎn)共識抵押20000NULS。節(jié)點(diǎn)建立者維護(hù)節(jié)點(diǎn)，收取委托共識的部分傭金，共同維護(hù)NULS主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)健康運(yùn)行。
POC共識機(jī)制綜合了POW/POS/DPOS的優(yōu)勢特點(diǎn)，把區(qū)塊鏈中難以統(tǒng)一的去中心化、效率、一致性在不同方向上的特點(diǎn)做到了更好的協(xié)調(diào)。
 
1、去中心化：在POC共識機(jī)制的中，沒有節(jié)點(diǎn)數(shù)量的硬性限制，節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是動(dòng)態(tài)的，任何滿足條件的都可以加入節(jié)點(diǎn)，這里每一個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)都類似POW中的礦池，通過持有權(quán)益的方式來加入這個(gè)礦池中共識。在POW中礦池根據(jù)算力來獲得記賬權(quán)益，在POC中，所有的礦池獲得記賬權(quán)的機(jī)會(huì)是隨機(jī)對等的，這使得POC共識機(jī)制的節(jié)點(diǎn)分布相對更去中心化。
 
 
2、效率：影響區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素是節(jié)點(diǎn)分布廣泛的程度和提供節(jié)點(diǎn)的硬件網(wǎng)絡(luò)資源。在協(xié)調(diào)這兩個(gè)參數(shù)中，POC共識機(jī)制引入了信用系數(shù)機(jī)制，直接會(huì)影響到節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定，所以每一個(gè)節(jié)點(diǎn)以及參與到這個(gè)節(jié)點(diǎn)的委托人都會(huì)做出對網(wǎng)絡(luò)最有利的選擇，保證節(jié)點(diǎn)能高效穩(wěn)定的提供服務(wù)，另外通過權(quán)益的方式來加入節(jié)點(diǎn)共識，使得節(jié)點(diǎn)的數(shù)量會(huì)在一定的區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)，可以通過更改激勵(lì)參數(shù)來調(diào)節(jié)，參數(shù)一定的情況下市場會(huì)進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)。在這些節(jié)點(diǎn)中，融入了DPOS的隨機(jī)排序后出塊原則，保證了網(wǎng)絡(luò)的的安全和高效，可提供較高的TPS承載能力。
 
3、一致性：在POC共識機(jī)制中，全員皆可以參與共識，節(jié)點(diǎn)只能向參與者收取一定的手續(xù)費(fèi)，所有的人參與共識的機(jī)會(huì)是均等的，獲得的激勵(lì)根據(jù)權(quán)益和節(jié)點(diǎn)信用系數(shù)來決定的。節(jié)點(diǎn)和所有的參與者都會(huì)為了提供穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)服務(wù)達(dá)成共識。

2、PoT基于信任的共識機(jī)制方案

姓名：胡娟

學(xué)號：20021110092

轉(zhuǎn)自：https://mp.weixin.qq.com/s/lA4qc1iA44HH5biH7TrFvg

【嵌牛導(dǎo)讀】區(qū)塊鏈的核心是無信任的領(lǐng)導(dǎo)選舉機(jī)制，在無需第三方或可信方的監(jiān)督下，實(shí)現(xiàn)了匿名節(jié)點(diǎn)之間共識的達(dá)成。目前工作量證明(PoW)和權(quán)益證明(PoS)是集中討論的兩種共識機(jī)制。PoW依賴于計(jì)算能力的證明，伴隨著巨大的資源浪費(fèi)。PoS通過依賴系統(tǒng)中擁有的加密貨幣的數(shù)量來解決問題。無論哪種方式，都受區(qū)塊鏈系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的限制，這迫使那些不含加密貨幣的區(qū)塊鏈應(yīng)用程序只能求助于“許可”的設(shè)置，有效地使系統(tǒng)集中化。然而，對于無加密貨幣的非許可鏈能夠?yàn)楸姸嘈屡d應(yīng)用領(lǐng)域（如教育、醫(yī)療）提供安全的、自治的P2P結(jié)構(gòu)服務(wù)，在這些領(lǐng)域中，對等節(jié)點(diǎn)之間存在一定的信任基礎(chǔ)。這為評估對等節(jié)點(diǎn)之間的信任并將其作為達(dá)成共識的基礎(chǔ)創(chuàng)造了可能性。

【嵌牛鼻子】PoT，PoW，PoS

【嵌牛正文】

PoW 是十分昂貴的

他是一種“難度值”控制資源消耗的機(jī)制。難度值是隨系統(tǒng)計(jì)算能力來調(diào)整級別的，隨著節(jié)點(diǎn)和事務(wù)的增加，難度值不可避免的增加。除了高昂的成本外，還容易受到中心化陷阱的影響，即一小部分算力強(qiáng)大/有錢的節(jié)點(diǎn)最終控制了整個(gè)系統(tǒng)。例如比特幣上的采礦池現(xiàn)象和壟斷了系統(tǒng)的巨型挖礦數(shù)據(jù)中心。

當(dāng)前，相比PoW在能耗上有更優(yōu)表現(xiàn)的替代方案被人們持續(xù)關(guān)注，然而大多數(shù)建議的替代方案要么依賴于特殊物理硬件的所有權(quán)，要么權(quán)衡系統(tǒng)的去中心化采用許可鏈的方案，后者是使用拜占庭協(xié)議（PBFT）的變體。PoW目前合理的替代方案是PoS（Proof-of-Stake），PoS中區(qū)塊領(lǐng)導(dǎo)者是根據(jù)其在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中持有的資產(chǎn)數(shù)量來被選擇的。該方法背后的博弈論前提是，對擁有加密貨幣的節(jié)點(diǎn)，持有最大份額的節(jié)點(diǎn)有興趣對系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)，來保持他的可信度和價(jià)值，從而激勵(lì)他們按照協(xié)議行事。與PoW相比，PoS承諾提供更加明晰和便宜的共識機(jī)制，但他需要將區(qū)塊鏈系統(tǒng)與加密貨幣捆綁在一起。并造成了“你擁有越多你控制的越多”或“你擁有的越多，你越合理擁有領(lǐng)導(dǎo)權(quán)”這樣富人越來越富的心態(tài)，導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)一步向中心化轉(zhuǎn)變。

使用信任去修補(bǔ)區(qū)塊鏈

 信任證明PoT，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)更多可信的對等點(diǎn)時(shí)，目標(biāo)是最小化在PoW上花費(fèi)的能量。也就是說，安裝“您越受信任，您需要執(zhí)行的工作就越少”的概念?！拔覀兗僭O(shè)在應(yīng)用場景中，區(qū)塊鏈旨在在協(xié)作以實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)的對等體之間提供去中心化的服務(wù)，并且可以在各方之間表達(dá)信任，例如在健康或教育領(lǐng)域。這與當(dāng)前以自我為中心的金融區(qū)塊鏈形成了鮮明的對比，在當(dāng)前的金融區(qū)塊鏈中，被選為區(qū)塊領(lǐng)導(dǎo)者的唯一興趣和博弈論動(dòng)機(jī)是賺取加密貨幣。

 在PoT結(jié)構(gòu)中，參與系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都單獨(dú)地表示對他認(rèn)為可信任的其他節(jié)點(diǎn)的信任情況。這種信任不斷地被廣播，促使信任網(wǎng)絡(luò)以去中心化的方式興起，并存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，為所有的參與者提供了一致性、防篡改的記錄（view）。PoT機(jī)制在仍然使用PoW的同時(shí)，保證只有一小部分參與其中，從而大大降低了功耗成本。

協(xié)議描述和問題定義

PoT 描述的參與者的信任值是以去中心化的方式計(jì)算和協(xié)商的，這些信任值將表示為節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中所持有的權(quán)重（stake），作為共識機(jī)制的基礎(chǔ)。PoT的設(shè)計(jì)主要考慮了可驗(yàn)證性和獨(dú)立性：

可驗(yàn)證性：一旦一個(gè)節(jié)點(diǎn)證明其有資格成為下一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者，所有的節(jié)點(diǎn)都可以驗(yàn)證這一聲明。

獨(dú)立性： 獨(dú)立性聲明領(lǐng)導(dǎo)者的被選舉權(quán)與區(qū)塊鏈有效性，可由任何節(jié)點(diǎn)使用公開可用的信息，無需他人協(xié)作的情況下進(jìn)行驗(yàn)證。

為了實(shí)現(xiàn)以上的目標(biāo)，需要解決兩個(gè)主要問題：

1)定義一個(gè)去中心化的信任管理機(jī)制；

2)定義一個(gè)使用信任網(wǎng)絡(luò)的共識協(xié)議。

1.去中心化信任管理（Decentralized trust management）

信任建立基于信任模型，這類工作在很多文獻(xiàn)中已有。對于基于社區(qū)的信任，起始點(diǎn)通常是一個(gè)給定的信任網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)中誰信任誰，它通常被建模為一個(gè)有向圖，其中節(jié)點(diǎn)表示對等點(diǎn)（peer），邊表示它們之間的信任關(guān)系。一個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中傳入的鏈接越多，它就越可信。信任網(wǎng)絡(luò)可以以多種形式出現(xiàn)，例如：

1)從社交網(wǎng)絡(luò)中提取；

2)從底層系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)之間的交互推斷而來；

3)被節(jié)點(diǎn)明確聲明他們信任誰。

在公開鏈模型中，唯一可行的選擇要么是跟蹤區(qū)塊鏈中節(jié)點(diǎn)之間交互的記錄，要么設(shè)立一個(gè)信任網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)在沒餓過時(shí)期單獨(dú)地聲稱他信任誰。前一種選擇要求管理區(qū)塊鏈系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)同時(shí)也是產(chǎn)生和記錄事務(wù)的節(jié)點(diǎn)。

文章選擇了后一種方案，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過廣播信任關(guān)系宣布他們的信任節(jié)點(diǎn)，并由所有其他節(jié)點(diǎn)獨(dú)立收集信息，形成信任網(wǎng)絡(luò)。區(qū)塊鏈區(qū)塊大小的限制，使得PoT中區(qū)塊鏈僅記錄信任網(wǎng)絡(luò)的哈希值。每個(gè)時(shí)期，當(dāng)前的區(qū)塊領(lǐng)導(dǎo)者是根據(jù)前一個(gè)階段中達(dá)成一致的信任網(wǎng)絡(luò)情況來選出來的。

2.基于信任的動(dòng)態(tài)共識機(jī)制（Dynamics of a trust based consensus）

PoW盡管對能源的消耗十分巨大，但是在完全去中心化的系統(tǒng)中，PoW保持了良好的安全性和可操作性。更重要的是，提供了具有“保證時(shí)間窗口”的時(shí)鐘功能，實(shí)現(xiàn)了新的塊只有在前一個(gè)塊出現(xiàn)后才能出現(xiàn)，允許分布式系統(tǒng)在不需要全局同步的情況下有效地工作。因此文章沒有完全放棄PoW，而是信任等級越高的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行PoW時(shí)的難度值越低，信任等級越低則難度值越高。這將抑制不太受信任的節(jié)點(diǎn)加入PoW，使活躍的挖礦池被限制到更小的子集中。其中存在的風(fēng)險(xiǎn)是：1）可能會(huì)導(dǎo)致較小的信任子集中出現(xiàn)集中化的問題；2）難度值小的節(jié)點(diǎn)可能造成Sybil攻擊。因此，PoT采用了以下的策略：

1）領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)信任衰竭策略

節(jié)點(diǎn)根據(jù)他們獲得的信任程度被分配到不同的小組。其成員根據(jù)可信等級對應(yīng)的難度值進(jìn)行挖礦，具有最高信任級別小組成員更有可能在區(qū)塊鏈中挖到礦，這埋下了信任網(wǎng)絡(luò)中頂層節(jié)點(diǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的隱患，造成“富人更富”的現(xiàn)象，同時(shí)其他的節(jié)點(diǎn)沒有了升級的空間。衰竭策略會(huì)確保任何競爭到挖礦權(quán)的節(jié)點(diǎn)退回到低信任分區(qū)中。

2）新的信任關(guān)系采用阻尼策略

Sybil節(jié)點(diǎn)不能突然獲得系統(tǒng)中的高信任等級，應(yīng)當(dāng)給誠實(shí)節(jié)點(diǎn)有足夠的機(jī)會(huì)觀察和控制惡意節(jié)點(diǎn)。在PoT中，引入了一種控制機(jī)制，通過對新的信任鏈路采用一種阻尼策略來控制新節(jié)點(diǎn)信任度量的過程，節(jié)點(diǎn)的信任等級與他們所保持存活的時(shí)間長短成正比增長。

PoT結(jié)構(gòu)建立在兩個(gè)主要機(jī)制上：

1) 衰退的信任機(jī)制，阻止區(qū)塊領(lǐng)導(dǎo)者潛在的惡意行為，防止網(wǎng)絡(luò)被一個(gè)小的頂層受信組織控制；

2) 網(wǎng)絡(luò)信任機(jī)制演變的控制機(jī)制，阻止惡意節(jié)點(diǎn)信任等級的升級的速度，給予其他節(jié)點(diǎn)充分的時(shí)間去檢測這樣的行為。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)首先經(jīng)歷一個(gè)自力更生的階段，通過對幾個(gè)塊僅實(shí)施純PoW共識。在每

個(gè)新的區(qū)塊中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)（礦工）單獨(dú)廣播自己發(fā)出的信任關(guān)系。新節(jié)點(diǎn)加入產(chǎn)生新的信任關(guān)系，這種關(guān)系服從一種阻尼策略，將他們在系統(tǒng)中存活時(shí)間作為權(quán)重給他們分配。阻尼策略使得新節(jié)點(diǎn)使用新的信任關(guān)系來增強(qiáng)它們的信任級別變得更慢。自力更生階段在協(xié)議定義的預(yù)設(shè)好的塊數(shù)后結(jié)束。共識從此由PoW轉(zhuǎn)變?yōu)镻oT。

每個(gè)信任分區(qū)的節(jié)點(diǎn)都會(huì)遵循對應(yīng)的PoW的困難系數(shù)來挖礦，當(dāng)使用對應(yīng)困難值找到PoW的解決答案時(shí)，節(jié)點(diǎn)宣布他的塊，其他節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證并接受該塊作為共識的一部分。如果同時(shí)有多個(gè)有效的塊被廣播，則規(guī)則是選擇信任等級最高的發(fā)布的塊。一旦一個(gè)塊被附加到區(qū)塊鏈中，那么塊所有權(quán)所屬的節(jié)點(diǎn)相對于初始信任值會(huì)呈指數(shù)衰減。

1. 信任網(wǎng)絡(luò)（The trust network）

信任網(wǎng)絡(luò)是由節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中，通過主動(dòng)聲明信任連接所組成的。每個(gè)周期，信任網(wǎng)絡(luò)都表示為一個(gè)加權(quán)圖，節(jié)點(diǎn)是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，邊上的權(quán)值代表節(jié)點(diǎn)的存活時(shí)長。周期t所在的信任網(wǎng)絡(luò)為： ，其中

  ：節(jié)點(diǎn)的集合，SKi和VKi是節(jié)點(diǎn)的密鑰對；

  ：關(guān)系邊的集合，由節(jié)點(diǎn)vi來聲明和簽名的；

：函數(shù)，為每一條邊計(jì)算權(quán)重值

2. 區(qū)塊鏈部分（The Blockchain）

   定義1: 密碼散列函數(shù) , 有效的PoW區(qū)塊被定義為一個(gè)三元組：

參數(shù) ：區(qū)塊對應(yīng)挖礦的難度值；

參數(shù) ：前一個(gè)區(qū)塊的哈希值；

參數(shù) ：PoW工作的隨機(jī)數(shù)答案；

參數(shù) ：事務(wù)的負(fù)載。

3. PoT協(xié)議（The PoT protocol）

PoT協(xié)議除了PoW中事務(wù)負(fù)載和區(qū)塊頭元數(shù)據(jù)外，還包含節(jié)點(diǎn)提交給區(qū)塊的簽名，以及區(qū)塊所在時(shí)期信任網(wǎng)絡(luò)的摘要。

        1)信任分區(qū)（Trust divisions）

對每個(gè)節(jié)點(diǎn)，使用連續(xù)棄權(quán)函數(shù)（waiverfunction）實(shí)現(xiàn)難度值與輸入信任級別成反比。另一種方法是，節(jié)點(diǎn)被分配到符合一定信任范圍的組，每個(gè)小組所有成員在相同難度水平挖礦。挖礦和廣播的機(jī)制與PoW相同，但注意到網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點(diǎn)都可以毫不含糊地、一致地與其他節(jié)點(diǎn)一起檢索任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信任值。

        2)信任衰退和恢復(fù)（Trust decay & recovery）

當(dāng)節(jié)點(diǎn)vi在周期t時(shí)刻，獲得了某一個(gè)區(qū)塊的記賬權(quán)后，它的信任值會(huì)進(jìn)行一個(gè)與它在周期t初始時(shí)刻信任值成正比例的快速衰退和緩慢恢復(fù)的過程。以防止節(jié)點(diǎn)vi持續(xù)保持高的信任等級，從而產(chǎn)生Sybil攻擊的隱患。這里引入了指數(shù)衰退函數(shù)：

N(0) 是時(shí)間0是衰減量的值， 是衰減常數(shù)。

在每一個(gè)周期t，信任衰減過程是由節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的，協(xié)議規(guī)則如下，衰減長度因子k，衰減常數(shù) λ，當(dāng)前周期t和當(dāng)前區(qū)塊鏈作為輸入，從時(shí)間t開始對 k/λ 個(gè)區(qū)塊，衰減對應(yīng)記賬權(quán)礦工的信任值。

3)對新邊的阻尼策略（Damping new edges）

一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)信任連接的權(quán)值與他們所加入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間成比例，防止節(jié)點(diǎn)過快地成為信任值最高的節(jié)點(diǎn)，分配規(guī)則如下：其中

4)PoT 有效區(qū)塊（Valid PoT block）

SKt 是節(jié)點(diǎn)vt的簽名， 是信任分區(qū)， 是 對應(yīng)的難度等級，一個(gè)有效的PoT區(qū)塊滿足如下條件：

根據(jù)以上定義，總結(jié)PoT協(xié)議為，在每個(gè)周期 t開始時(shí)，假定網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都知道共識區(qū)塊鏈C的狀態(tài)，包括對上一個(gè)周期 t-1信任圖的信息。節(jié)點(diǎn)在t-1信任圖上執(zhí)行信任算法，然后應(yīng)用信任衰退機(jī)制，衰減最近奪得區(qū)塊記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn)的信任。礦工找到PoW難題的答案，就將答案連通區(qū)塊 廣播到網(wǎng)絡(luò)中。如果這是一個(gè)有效的區(qū)塊，其他節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后礦工將它附加到區(qū)塊鏈C上。如果是非有效的，那么回退到步驟3)，所有符合條件的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)試圖找到難題的答案。

節(jié)點(diǎn)有可能同時(shí)監(jiān)聽到多個(gè)有效的區(qū)塊，規(guī)定了此時(shí)接收最高信任節(jié)點(diǎn)發(fā)出的區(qū)塊作為結(jié)果值。此外，網(wǎng)絡(luò)延遲或連接網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性，不同的節(jié)點(diǎn)接收到不同的區(qū)塊，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)分叉現(xiàn)象，與PoW不同，采用信任最值得信賴的分支作為正確的主區(qū)塊鏈。

論文出處：Leila Bahri, Sarunas Girdzijauskas. Trust Mends Blockchains: Living up to Expectations, 2019 IEEE 39th International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS)

3、兩種共識機(jī)制對比(PoW vs PoS)

區(qū)塊鏈中最核心的架構(gòu)就是共識機(jī)制，可以說是區(qū)塊鏈的驅(qū)動(dòng)引擎，發(fā)展這么多年，目前主流比較明確經(jīng)得住考驗(yàn)的就只剩下PoW(Proof of Work)與PoS(Proof of Stake)兩種機(jī)制。簡單概述下，PoW系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過消耗大量算力來計(jì)算特定算法的解（典型如哈希），第一個(gè)算出結(jié)果的有權(quán)生成區(qū)塊，同時(shí)也會(huì)得到coin作為獎(jiǎng)勵(lì)（這也是coin的生產(chǎn)與分發(fā)過程，形象地稱為Mining），采用PoW的典型區(qū)塊鏈有Bitcoin和Ethereum，目前PoW也是運(yùn)行時(shí)間最長，被公認(rèn)為是最可靠安全的共識機(jī)制； 其本質(zhì)是通過消耗大量算力來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的逆熵過程，保證系統(tǒng)的長期安全與穩(wěn)定 。但PoW被廣為詬病的也是其消耗太多的能源資源，這方面PoS就被認(rèn)為是更為綠色的解決方案，顧名思義PoS是通過質(zhì)押系統(tǒng)中的資產(chǎn)即coin來成為一個(gè)質(zhì)押者（staker），這樣就有權(quán)產(chǎn)出區(qū)塊，質(zhì)押份額越多，獲得產(chǎn)出區(qū)塊權(quán)的概率就越高，也代表著獎(jiǎng)勵(lì)越多。

在分布式系統(tǒng)中有一個(gè) CAP 定理，是指一個(gè)分布式系統(tǒng)中存在著三元悖論，即不可能同時(shí)滿足這三個(gè)特性：一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容錯(cuò)性 (Partition tolerance)，而只能滿足其中兩個(gè)。區(qū)塊鏈作為一種分布式網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)定理也逐漸演變成了區(qū)塊鏈的三元悖論，即 安全性(Security) 、 去中心化(Decentralization) 和 可擴(kuò)展性 (Scalability) ，也是同時(shí)只能滿足兩個(gè)特性。

整體上看PoW系統(tǒng)更注重的是 安全性(Security) 與 去中心化(Decentralization) ，放棄 可擴(kuò)展性 (Scalability) ，這也是Bitcoin網(wǎng)絡(luò)的吞吐量非常慢的原因。而PoS系統(tǒng)更關(guān)注的是 可擴(kuò)展性 (Scalability) 與 去中心化(Decentralization) ，但就PoS能否真的 實(shí)現(xiàn) 去中心化(Decentralization) ，我是比較持懷疑態(tài)度的。從保守主義與系統(tǒng)的更長期穩(wěn)定的角度出發(fā)，我個(gè)人是堅(jiān)定地站在PoW這邊的，可能跟自身保守的性格有關(guān)，并不是特別看好PoS作為基礎(chǔ)層能比較穩(wěn)定。特別是像這次 5月份的Luna事件 ，事件大概的過程是Luna鏈上的算法穩(wěn)定幣UST缺乏價(jià)值支撐最終脫錨，其核心問題在于UST的錨定設(shè)計(jì)試圖用一個(gè)PoS股權(quán)系統(tǒng)去支撐其錨定美元，而且還超發(fā)了太多UST，再加上UST與Luna的兌換設(shè)計(jì)缺陷最終導(dǎo)致Luna自身的死亡螺旋。但這個(gè)事件更大的意義應(yīng)該是敲響了一個(gè)警鐘，PoS機(jī)制在面對空頭資本砸盤時(shí)真的還能維持穩(wěn)定、維持所謂的去中心化嗎？可能到時(shí)節(jié)點(diǎn)數(shù)量萎縮的速度會(huì)很快，逐漸趨于中心化。

所有系統(tǒng)設(shè)計(jì)都需要根據(jù)自身定位來折中，以下從價(jià)值錨定的角度，簡單分析下為什么長期來看PoW會(huì)更有優(yōu)勢。

在PoW系統(tǒng)中三股主要的參與者分別是研發(fā)人員，投資者（或者叫用戶）與Miner，這三者的相互制衡，使得這個(gè)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。而PoS系統(tǒng)中，將Miner這個(gè)重要的制衡力量移除了，投資者和Miner變成了同一群體 質(zhì)押者（stakers） ，因此該群體濫用權(quán)力的行為會(huì)變得相對不受限制，并且該鏈隨后的發(fā)展方向也可能會(huì)更加不平衡，更容易傾向有利于 質(zhì)押者（stakers） 群體的方向。

PoW系統(tǒng)很好的闡述了什么是被普遍認(rèn)可的價(jià)值，抽象上來看就是高代價(jià)的稀缺性 ，高代價(jià)與稀缺性兩者缺一不可。PoS最多只能實(shí)現(xiàn)其中一個(gè)稀缺性。

Miner為了在鏈上生產(chǎn)區(qū)塊賺取coin，不僅需要持續(xù)支付高額電力成本，還必須不斷投入研發(fā)、升級硬件、優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營規(guī)模來保持其競爭力。最終結(jié)果是，能夠長期持續(xù)盈利的Miner并不會(huì)是一個(gè)一層不變的群體，而是總在競爭中淘汰掉效率太低的Miner，使高效率的Miner能存活下來。這也更有利于 去中心化(Decentralization) ，因?yàn)椴粩嘧兓腗iner群體意味著沒有一個(gè)Miner可以在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)保持網(wǎng)絡(luò)的大部分算力，除非他們通過嚴(yán)酷的競爭考驗(yàn)，不斷優(yōu)化自身來提供更多的算力。

而PoS系統(tǒng)中的質(zhì)押者實(shí)際上并多少真正的風(fēng)險(xiǎn)投入，也沒有優(yōu)勝劣汰的嚴(yán)酷競爭機(jī)制，他們只需要簡單地運(yùn)行一個(gè)staker節(jié)點(diǎn)就可以躺著賺利息，本質(zhì)上只是將自己在銀行系統(tǒng)里的錢簡單的轉(zhuǎn)化為鏈上資本，就可以坐地收割后進(jìn)入這個(gè)系統(tǒng)的新人。這種行為并沒有太多難度，只是簡單地賺取“無風(fēng)險(xiǎn)”利息，他們并沒有將資本轉(zhuǎn)化為任何形式的需要面臨風(fēng)險(xiǎn)考驗(yàn)的投資。

而且當(dāng)發(fā)生硬分叉時(shí)，PoW的Miner選擇支持哪條鏈時(shí)會(huì)更為謹(jǐn)慎，因?yàn)樗麄冃枰度敫甙旱碾娏Τ杀緛頌樗麄兊倪x擇背書，一旦選錯(cuò)了將損失所有投入成本。PoS系統(tǒng)如果發(fā)生硬分叉，質(zhì)押的coin作為系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的一部分，硬分叉后質(zhì)押者將在兩條不同鏈上都擁有相同數(shù)量的資產(chǎn)，由于沒有什么沉默成本，導(dǎo)致質(zhì)押者更愿意兩邊都支持，從而使硬分叉更容易且更頻繁地出現(xiàn)，這被稱為 nothing at stake 問題。

PoW是真正能做到無準(zhǔn)入限制的(Permissionless)，就是說已經(jīng)在這個(gè)系統(tǒng)中的老人無法限制新人加入，只要你有能力提供算力，就能直接接入網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)出coin。而PoS系統(tǒng)中，新人要進(jìn)入，都不得不先從老人手中買coin。

而且PoW中Miner為了支付各種高昂成本（電力，設(shè)備，基礎(chǔ)設(shè)施等），產(chǎn)出coin后也不得不賣出一些以彌補(bǔ)成本，這同時(shí)也是一種把coin分發(fā)給更多人的過程； 特別是在熊市，Miner為了維持開銷也不得不低價(jià)賤賣coin，這樣新人才有機(jī)會(huì)以相對低的成本獲得籌碼入場，這才是一個(gè)健康的生態(tài)擴(kuò)張過程 。而PoS中由于質(zhì)押者并沒有什么運(yùn)行成本，也不需要面對太多競爭，質(zhì)押者出塊得到coin后不需要急著賣出，更容易哄抬價(jià)格，其實(shí)會(huì)變相激勵(lì)場內(nèi)老人剝削新入場者，不給后來人更多機(jī)會(huì)；整個(gè)系統(tǒng)會(huì)趨向于更封閉，逐漸演變成一個(gè)有限游戲，長期運(yùn)行下去只會(huì)越來越中心化；系統(tǒng)中財(cái)富越來越集中，富者更富，窮者更窮，從而更不可能實(shí)現(xiàn) 去中心化(Decentralization) 。

由于PoW系統(tǒng)中是以提供工作量的方式產(chǎn)出區(qū)塊的，隨著時(shí)間的推移這些工作量都會(huì)被累積起來并使鏈不斷向前延伸，這也是為什么叫區(qū)塊鏈；這些累積的工作量也給攻擊者造成了巨大障礙，如果想要反轉(zhuǎn)整條鏈，不僅需要非常高的算力，還需要相當(dāng)長的時(shí)間，這也為應(yīng)對攻擊提供了足夠長的時(shí)間緩沖。

而PoS系統(tǒng)其實(shí)只是維護(hù)一個(gè)分布式賬本， 并沒有工作量累積的概念，一旦攻擊成功，要反轉(zhuǎn)整條鏈就是相當(dāng)容易的，幾分鐘就可以搞定。

嚴(yán)格來說由PoW算力支撐的BTC不應(yīng)歸為高科技類，由于它整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)更保守更穩(wěn)定，提供的更多的是一種 物化價(jià)值(objective costliness) ，更能作為價(jià)值之錨，所以數(shù)字黃金這個(gè)稱號很貼切。而像ETH（目前還是PoW，2.0升級后為PoS）這些更接近科技類創(chuàng)新平臺(tái)，PoS本質(zhì)上更像是一種股權(quán)系統(tǒng)，其實(shí)PoS系統(tǒng)反而是需要中心化，偏向更依靠整個(gè)社區(qū)的生命力，需要依靠核心團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新與開拓能力往前走；而PoW則需要去中心化，更偏向穩(wěn)定與提供 物化價(jià)值(objective costliness) 。

區(qū)塊鏈作為一個(gè)價(jià)值分配系統(tǒng)， 算力是它的價(jià)值之錨，如果沒有算力，就會(huì)退化為一個(gè)股權(quán)系統(tǒng) 。算力在哪，資金就會(huì)跟去哪。目前的發(fā)展趨勢也是逐漸往多層網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，類似TCP/IP的多層協(xié)議棧。從作為基礎(chǔ)層(Base Layer)的角度看，更需要的是長期穩(wěn)定與提供價(jià)值支撐，因此PoW系統(tǒng)更合適；而PoS可能更多的是可以作為Layer2以實(shí)現(xiàn) 可擴(kuò)展性 (Scalability) ，彌補(bǔ)PoW基礎(chǔ)層的吞吐量不足，并通過錨定在PoW基礎(chǔ)層上來獲取算力安全性與價(jià)值支撐。

最后順帶說下最近市場行情，5,6月份以來的瀑布令很多人很恐慌，恐慌指數(shù)一度長時(shí)間停留在個(gè)位數(shù)；其實(shí)我覺得也沒必要那么恐慌，要在這個(gè)圈子長期活下去，面對這種大波動(dòng)的心理預(yù)期還是要有的。想起之前紅杉資本的沈南鵬經(jīng)常提到一個(gè)詞Grit，沙礫，它是礫石在千萬次打磨后留下來的細(xì)小顆粒；Grit代表了勇氣和持之以恒的一種堅(jiān)持，有種經(jīng)常被按地上摩擦但依然勇往直前的感覺。這個(gè)和塔勒布講的反脆弱性有異曲同工之妙，承載價(jià)值的東西就應(yīng)該具有這種品質(zhì)，PoW系統(tǒng)肯定是有反脆弱性的。

回望2017年入圈后經(jīng)歷過的各種事件，其實(shí)像這樣的大波動(dòng)近乎每年都有（除了2019年一年比較順利外）；像2017年國內(nèi)的94事件，2018年一整年的大熊市，2020的312事件，2021的519事件，再到2022今年的5,6月份市場轉(zhuǎn)熊，每次經(jīng)歷大波動(dòng)后，市場都會(huì)淘汰掉該淘汰的，出清掉該出清的風(fēng)險(xiǎn)，對整個(gè)行業(yè)發(fā)展也是好事。眼光還是應(yīng)該放遠(yuǎn)一點(diǎn)，至少看5到10年后的變化，科技發(fā)展過程中所帶來的波動(dòng)和風(fēng)險(xiǎn)是不可避免的，日光之下無新鮮事，每次科技革命過程中總會(huì)夾雜著眾多的反對、質(zhì)疑，還有眾多的投機(jī)、騙局；這個(gè)過程也總是通過各種暴雷、回歸，清除泡沫后價(jià)值重估，夯實(shí)了基礎(chǔ)后積蓄能量再次進(jìn)入躍升到新的發(fā)展階段。 價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的到來是一件無法回避的事情 ，當(dāng)理解和看清了這種趨勢后，規(guī)避掉各種坑和市場噪音，遠(yuǎn)離合約杠桿和各種山寨的誘惑，握住核心資產(chǎn)，時(shí)間本身就會(huì)帶來回報(bào)。

4、區(qū)塊鏈共識算法――(二)PoS共識(Proof of Stake)

2011 年 7 月, 一 位 名 為 Quantum Mechanic 的 數(shù) 字 貨 幣 愛 好 者 在 比 特 幣 論 壇 首次提出了權(quán)益證明 PoS 共識算法. 隨后, Sunny King 在 2012 年 8 月發(fā)布的點(diǎn)點(diǎn)幣 (Peercoin, PPC) 中首次實(shí)現(xiàn). PoS 由 系統(tǒng)中具有最高權(quán)益而非最高算力的節(jié)點(diǎn)獲得記賬 權(quán), 其中權(quán)益體現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)對特定數(shù)量貨幣的所有權(quán), 稱為幣齡或幣天數(shù) (Coin days)

PoS是考慮到PoW的最大缺陷：浪費(fèi)資源而提出的，簡單來說就是 誰的權(quán)益大，誰說了算 。

PoS共識機(jī)制（Proof of Stake 權(quán)益證明）通過權(quán)益記賬的方式，解決效率低下、資源浪費(fèi)、節(jié)點(diǎn)一致性等問題。

各個(gè)節(jié)點(diǎn)需要滿足一定的條件（如抵押一定的代幣）才能成為驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)（權(quán)益提高），系統(tǒng)通過算法在其中選擇一部分作為出塊節(jié)點(diǎn)（礦工），每隔一段時(shí)間重新選擇，算法會(huì)保證完全隨機(jī)，不可被操控。只有出塊節(jié)點(diǎn)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，爭奪記賬權(quán)。

權(quán)益主要由權(quán)益因子決定，可以是持幣數(shù)量，也可以是幣齡及兩者的結(jié)合。

以太坊在之后很有可能會(huì)改用PoS進(jìn)行共識，其更加符合以太坊高效率的特點(diǎn)。

5、區(qū)塊鏈常見的三大共識機(jī)制

區(qū)塊鏈?zhǔn)墙⒃赑2P網(wǎng)絡(luò)，由節(jié)點(diǎn)參與的分布式賬本系統(tǒng)，最大的特點(diǎn)是“去中心化”。也就是說在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，用戶與用戶之間、用戶與機(jī)構(gòu)之間、機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間，無需建立彼此之間的信任，只需依靠區(qū)塊鏈協(xié)議系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)交易。

可是，要如何保證賬本的準(zhǔn)確性，權(quán)威性，以及可靠性？區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)為什么要參與記賬？節(jié)點(diǎn)如果造假怎么辦？如何防止賬本被篡改？如何保證節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)一致性？……這些都是區(qū)塊鏈在建立“去中心化”交易時(shí)需要解決的問題，由此產(chǎn)生了共識機(jī)制。

所謂“共識機(jī)制”，就是通過特殊節(jié)點(diǎn)的投票，在很短的時(shí)間內(nèi)完成對交易的驗(yàn)證和確認(rèn)；當(dāng)出現(xiàn)意見不一致時(shí)，在沒有中心控制的情況下，若干個(gè)節(jié)點(diǎn)參與決策達(dá)成共識，即在互相沒有信任基礎(chǔ)的個(gè)體之間如何建立信任關(guān)系。

區(qū)塊鏈技術(shù)正是運(yùn)用一套基于共識的數(shù)學(xué)算法，在機(jī)器之間建立“信任”網(wǎng)絡(luò)，從而通過技術(shù)背書而非中心化信用機(jī)構(gòu)來進(jìn)行全新的信用創(chuàng)造。

不同的區(qū)塊鏈種類需要不同的共識算法來確保區(qū)塊鏈上最后的區(qū)塊能夠在任何時(shí)候都反應(yīng)出全網(wǎng)的狀態(tài)。

目前為止，區(qū)塊鏈共識機(jī)制主要有以下幾種：POW工作量證明、POS股權(quán)證明、DPOS授權(quán)股權(quán)證明、Paxos、PBFT（實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法）、dBFT、DAG（有向無環(huán)圖）

接下來我們主要說說常見的POW、POS、DPOS共識機(jī)制的原理及應(yīng)用場景

概念：

工作量證明機(jī)制（Proof of work ），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。簡單理解就是一份證明，用來確認(rèn)你做過一定量的工作，通過對工作的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證來證明完成了相應(yīng)的工作量。

工作量證明機(jī)制具有完全去中心化的優(yōu)點(diǎn)，在以工作量證明機(jī)制為共識的區(qū)塊鏈中，節(jié)點(diǎn)可以自由進(jìn)出，并通過計(jì)算隨機(jī)哈希散列的數(shù)值解爭奪記賬權(quán)，求得正確的數(shù)值解以生成區(qū)塊的能力是節(jié)點(diǎn)算力的具體表現(xiàn)。

應(yīng)用：

POW最著名的應(yīng)用當(dāng)屬比特幣。在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，在Block的生成過程中，礦工需要解決復(fù)雜的密碼數(shù)學(xué)難題，尋找到一個(gè)符合要求的Block Hash由N個(gè)前導(dǎo)零構(gòu)成，零的個(gè)數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。這期間需要經(jīng)過大量嘗試計(jì)算（工作量），計(jì)算時(shí)間取決于機(jī)器的哈希運(yùn)算速度。

而尋找合理hash是一個(gè)概率事件，當(dāng)節(jié)點(diǎn)擁有占全網(wǎng)n%的算力時(shí)，該節(jié)點(diǎn)即有n/100的概率找到Block Hash。在節(jié)點(diǎn)成功找到滿足的Hash值之后，會(huì)馬上對全網(wǎng)進(jìn)行廣播打包區(qū)塊，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)收到廣播打包區(qū)塊，會(huì)立刻對其進(jìn)行驗(yàn)證。

如果驗(yàn)證通過，則表明已經(jīng)有節(jié)點(diǎn)成功解迷，自己就不再競爭當(dāng)前區(qū)塊，而是選擇接受這個(gè)區(qū)塊，記錄到自己的賬本中，然后進(jìn)行下一個(gè)區(qū)塊的競爭猜謎。網(wǎng)絡(luò)中只有最快解謎的區(qū)塊，才會(huì)添加的賬本中，其他的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制，以此保證了整個(gè)賬本的唯一性。

假如節(jié)點(diǎn)有任何的作弊行為，都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證不通過，直接丟棄其打包的區(qū)塊，這個(gè)區(qū)塊就無法記錄到總賬本中，作弊的節(jié)點(diǎn)耗費(fèi)的成本就白費(fèi)了，因此在巨大的挖礦成本下，也使得礦工自覺自愿的遵守比特幣系統(tǒng)的共識協(xié)議，也就確保了整個(gè)系統(tǒng)的安全。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)果能被快速驗(yàn)證，系統(tǒng)承擔(dān)的節(jié)點(diǎn)量大，作惡成本高進(jìn)而保證礦工的自覺遵守性。

缺點(diǎn)：需要消耗大量的算法，達(dá)成共識的周期較長

概念：

權(quán)益證明機(jī)制（Proof of Stake），要求證明人提供一定數(shù)量加密貨幣的所有權(quán)。

權(quán)益證明機(jī)制的運(yùn)作方式是，當(dāng)創(chuàng)造一個(gè)新區(qū)塊時(shí)，礦工需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)“幣權(quán)”交易，交易會(huì)按照預(yù)先設(shè)定的比例把一些幣發(fā)送給礦工本身。權(quán)益證明機(jī)制根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有代幣的比例和時(shí)間，依據(jù)算法等比例地降低節(jié)點(diǎn)的挖礦難度，從而加快了尋找隨機(jī)數(shù)的速度。

應(yīng)用：

2012年，化名Sunny King的網(wǎng)友推出了Peercoin（點(diǎn)點(diǎn)幣），是權(quán)益證明機(jī)制在加密電子貨幣中的首次應(yīng)用。PPC最大創(chuàng)新是其采礦方式混合了POW及POS兩種方式，采用工作量證明機(jī)制發(fā)行新幣，采用權(quán)益證明機(jī)制維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。

為了實(shí)現(xiàn)POS，Sunny King借鑒于中本聰?shù)腃oinbase，專門設(shè)計(jì)了一種特殊類型交易，叫Coinstake。

上圖為Coinstake工作原理，其中幣齡指的是貨幣的持有時(shí)間段，假如你擁有10個(gè)幣，并且持有10天，那你就收集到了100天的幣齡。如果你使用了這10個(gè)幣，幣齡被消耗（銷毀）了。

優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：縮短達(dá)成共識所需的時(shí)間，比工作量證明更加節(jié)約能源。

缺點(diǎn)：本質(zhì)上仍然需要網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行挖礦運(yùn)算，轉(zhuǎn)賬真實(shí)性較難保證

概念：

授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制（Delegated Proof of Stake），與董事會(huì)投票類似，該機(jī)制擁有一個(gè)內(nèi)置的實(shí)時(shí)股權(quán)人投票系統(tǒng)，就像系統(tǒng)隨時(shí)都在召開一個(gè)永不散場的股東大會(huì)，所有股東都在這里投票決定公司決策。

授權(quán)股權(quán)證明在嘗試解決傳統(tǒng)的PoW機(jī)制和PoS機(jī)制問題的同時(shí)，還能通過實(shí)施科技式的民主抵消中心化所帶來的負(fù)面效應(yīng)。基于DPoS機(jī)制建立的區(qū)塊鏈的去中心化依賴于一定數(shù)量的代表，而非全體用戶。在這樣的區(qū)塊鏈中，全體節(jié)點(diǎn)投票選舉出一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)代表，由他們來代理全體節(jié)點(diǎn)確認(rèn)區(qū)塊、維持系統(tǒng)有序運(yùn)行。

同時(shí)，區(qū)塊鏈中的全體節(jié)點(diǎn)具有隨時(shí)罷免和任命代表的權(quán)力。如果必要，全體節(jié)點(diǎn)可以通過投票讓現(xiàn)任節(jié)點(diǎn)代表失去代表資格，重新選舉新的代表，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的民主。

應(yīng)用：

比特股（Bitshare）是一類采用DPOS機(jī)制的密碼貨幣。通過引入了見證人這個(gè)概念，見證人可以生成區(qū)塊，每一個(gè)持有比特股的人都可以投票選舉見證人。得到總同意票數(shù)中的前N個(gè)（N通常定義為101）候選者可以當(dāng)選為見證人，當(dāng)選見證人的個(gè)數(shù)（N）需滿足：至少一半的參與投票者相信N已經(jīng)充分地去中心化。

見證人的候選名單每個(gè)維護(hù)周期（1天）更新一次。見證人然后隨機(jī)排列，每個(gè)見證人按序有2秒的權(quán)限時(shí)間生成區(qū)塊，若見證人在給定的時(shí)間片不能生成區(qū)塊，區(qū)塊生成權(quán)限交給下一個(gè)時(shí)間片對應(yīng)的見證人。DPoS的這種設(shè)計(jì)使得區(qū)塊的生成更為快速，也更加節(jié)能。

DPOS充分利用了持股人的投票，以公平民主的方式達(dá)成共識，他們投票選出的N個(gè)見證人，可以視為N個(gè)礦池，而這N個(gè)礦池彼此的權(quán)利是完全相等的。持股人可以隨時(shí)通過投票更換這些見證人（礦池），只要他們提供的算力不穩(wěn)定，計(jì)算機(jī)宕機(jī)，或者試圖利用手中的權(quán)力作惡。

優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：縮小參與驗(yàn)證和記賬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，從而達(dá)到秒級的共識驗(yàn)證

缺點(diǎn)：中心程度較弱，安全性相比POW較弱，同時(shí)節(jié)點(diǎn)代理是人為選出的，公平性相比POS較低，同時(shí)整個(gè)共識機(jī)制還是依賴于代幣的增發(fā)來維持代理節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性。

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