1、Gate.io芝麻開門如何理解POW、POS、DPOS共識機制?

在區(qū)塊鏈的世界里，保證數字貨幣正常發(fā)行，交易確認，維護網絡正常運行等，都離不開共識機制，目前最常見的便是 PoW，PoS，DPoS 三種模式。
PoW，工作量證明機制。 最先運用在比特幣挖礦中，提供算力越多的礦工，獲得記賬權的概率就越大。 這也是早期主流的挖礦方式，因為它算法簡單，安全性比較高，但是隨著挖礦難度，交易頻次的增加，電力資源消耗過大，出塊速度慢等缺點顯現出來。無法滿足現有的交易需求。
因此，PoS，權益證明機制誕生了。 PoS 按照幣齡決定獲得記賬權的概率，幣齡是指持幣數量乘以持幣天數，一旦獲得記賬權， 幣齡就會被清空，相應也會得到挖礦獎勵，然后再進行下一輪記賬權的爭奪。 這種機制不會產生能源消耗，加快了區(qū)塊產出和交易確認的速度，提高了效率。 但是，PoS 也并不完美，比如擁有大量幣的用戶，越容易獲得出塊獎勵，從而加大貧富差距。 最終導致過于中心化，這是目前 PoS 無法解決的。
所以，DPoS，股份授權證明機制也應運而生了。 它通過持幣用戶投票，選舉節(jié)點進行出塊和處理交易，更大的縮短了共識時間，并且還會分紅給投票者和區(qū)塊網絡維護節(jié)點，作為他們支持和維護的獎勵，優(yōu)化了前兩個機制存在的不 足。但是也會面臨賄選而導致中心化的問題。
雖然每一種共識機制都有缺點，但都是為了解決區(qū)塊鏈三大問題，擴展性，安全性，去中心 化而誕生，因此無優(yōu)劣之分，都有價值。

2、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 字 貨 幣 愛 好 者 在 比 特 幣 論 壇 首次提出了權益證明 PoS 共識算法. 隨后, Sunny King 在 2012 年 8 月發(fā)布的點點幣 (Peercoin, PPC) 中首次實現. PoS 由 系統(tǒng)中具有最高權益而非最高算力的節(jié)點獲得記賬 權, 其中權益體現為節(jié)點對特定數量貨幣的所有權, 稱為幣齡或幣天數 (Coin days)

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

PoS共識機制（Proof of Stake 權益證明）通過權益記賬的方式，解決效率低下、資源浪費、節(jié)點一致性等問題。

各個節(jié)點需要滿足一定的條件（如抵押一定的代幣）才能成為驗證節(jié)點（權益提高），系統(tǒng)通過算法在其中選擇一部分作為出塊節(jié)點（礦工），每隔一段時間重新選擇，算法會保證完全隨機，不可被操控。只有出塊節(jié)點才能進行數據處理，爭奪記賬權。

權益主要由權益因子決定，可以是持幣數量，也可以是幣齡及兩者的結合。

以太坊在之后很有可能會改用PoS進行共識，其更加符合以太坊高效率的特點。

3、區(qū)塊鏈共識機制之POS和DPOS

工作量證明算法作為區(qū)塊鏈第一個也是目前經受住足夠實踐檢驗的一個共識機制，解決的是分布式系統(tǒng)交易信息一致性的問題，在一個去中心化的網絡中構建了彼此不信任節(jié)點的信任機制，也是比特幣成功應用的關鍵技術環(huán)節(jié)。

經過幾年的實際運轉，這一算法的弊端也顯露出來，比特幣網絡每秒完成600萬億次SHA256運算，消耗了大量的電力資源，而最終這些計算沒有任何實際或科學價值。這些運算存在的唯一目的是用來解決工作量證明問題，另外一個現實的威脅便是算力集中，工作量證明本質上是利用窮舉法找出符合規(guī)定條件的哈希值的過程，算力越強，獲得記賬權(即挖到礦)的可能性便越高，一開始是最早利用顯卡挖礦的人，后來是利用FPGA礦機的人，再后來是利用ASIC專用芯片挖礦的人，現在就是不斷制造出更好的ASIC的人，另外還有“礦工”節(jié)點聯合起來組成礦池，如Ghash，Ghash 2014年曾經發(fā)表聲明，將在今后確保不超過40%的全網算力，這類自律聲明是對比特幣去信任機制的莫大諷刺。

比特幣自誕生以來，人們便開始嘗試其他除了工作量證明算法之外的其他共識機制，如具有代表性的權益證明POS、委托權益證明DPOS、拜占庭容錯機制（BFT）及實用拜占庭容錯機制（PBFT）等，下面將主要介紹POS和DPOS，BFT和PBFT留待下一篇。

權益證明POS

POS是一類共識算法，或者說是一類共識算法的設計思想，而不是一個，最早采用POS的是Peercoin。Peercoin是2012年8月，一個化名Sunny King的極客推出的一類加密貨幣，采用工作量證明機制+權益證明機制，首次將權益證明機制引入了加密貨幣。Peercoin引入了“幣齡”的概念，每個幣每天產生1幣齡，比如你持有100個幣，總共持有了30天，那么，此時你的幣齡就為3000。當一個新的區(qū)塊產生時，其他想獲得記賬權的節(jié)點同比特幣也需要計算哈希值，得出滿足條件哈希值的難易與難度值有關，這個難度值這里與幣齡成反比，即你的幣齡越大，得出符合條件的哈希值的概率就越大，同時你的幣齡被清空，記賬后系統(tǒng)會給予你相應“利息”，你每被清空365幣齡，獲得利息為：3000 * 利率 / 365，Peercoin的利率為1%，即0.08個幣。

可以看出，在POS機制下，持有幣越多，越容易獲得記賬權，接近于贏家通吃的感覺，但持有的幣越多，越接近于一個誠實的節(jié)點，因為破壞整個網絡帶來的損失也越大。Peercoin的POS機制有一個漏洞，對于不持有幣的人而言，他們本來就沒什么收益，所以一些惡意攻擊對于他們則是無損失的，這就是Nothing-at-stake attack（無利益攻擊）。后續(xù)的比較成功的POS都引入了對付這種攻擊的機制。

以太坊系統(tǒng)的目標是在今年引入權益證明，即Casper。在權益證明共識機制之下，用戶將能夠在以太坊網絡擁有“幣權”。用戶如果誠實行事并確認了合法交易，將獲得與其股權成比的利息；如果惡意行事并試圖網絡中作弊，就會失去其權益。

委托權益證明DPOS

委托權益證明DPOS是POS的變種，運用DPOS的典型如比特股等，其基本原理在于全網投票選出101個節(jié)點代行記賬權限，這些代表節(jié)點的權限完全一致。代表節(jié)點輪流記賬，可以選擇創(chuàng)造區(qū)塊或不創(chuàng)造區(qū)塊。但他們無法改變交易的詳情，惡意或者遲到的代表節(jié)點的行為也會被公之于眾，那么網絡可能將他們簡單快速地投票驅逐出去。被驅逐出去的代表節(jié)點將會失去他們記賬權限，以及對應的收入。

DPOS作為是一種弱中心化的共識機制，保留了一些中心化系統(tǒng)的關鍵優(yōu)勢，如交易速度等(每個塊的時間為10秒，一筆交易在得到6-10個確認后大概1分鐘，一個完整的101個塊的周期大概僅僅需要16分鐘)，但每個持幣者都有能力決定哪些節(jié)點可以被信任，并且事實上，代表節(jié)點會主動降低自己的收入來贏得更多投票，剩下的收入會作為股息，支付給所有的比特股持有人。DPOS有點類似于代議制民主及股份公司董事會制度，都是一種精英制度，但其身份受制于下面的民眾，在DPOS中，幣的持有者至少有權決定代表節(jié)點—或者說礦工的身份。

4、區(qū)塊鏈常見的三大共識機制

區(qū)塊鏈是建立在P2P網絡，由節(jié)點參與的分布式賬本系統(tǒng)，最大的特點是“去中心化”。也就是說在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，用戶與用戶之間、用戶與機構之間、機構與機構之間，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)就能實現交易。

可是，要如何保證賬本的準確性，權威性，以及可靠性？區(qū)塊鏈網絡上的節(jié)點為什么要參與記賬？節(jié)點如果造假怎么辦？如何防止賬本被篡改？如何保證節(jié)點間的數據一致性？……這些都是區(qū)塊鏈在建立“去中心化”交易時需要解決的問題，由此產生了共識機制。

所謂“共識機制”，就是通過特殊節(jié)點的投票，在很短的時間內完成對交易的驗證和確認；當出現意見不一致時，在沒有中心控制的情況下，若干個節(jié)點參與決策達成共識，即在互相沒有信任基礎的個體之間如何建立信任關系。

區(qū)塊鏈技術正是運用一套基于共識的數學算法，在機器之間建立“信任”網絡，從而通過技術背書而非中心化信用機構來進行全新的信用創(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)塊能夠在任何時候都反應出全網的狀態(tài)。

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

接下來我們主要說說常見的POW、POS、DPOS共識機制的原理及應用場景

概念：

工作量證明機制（Proof of work ），最早是一個經濟學名詞，指系統(tǒng)為達到某一目標而設置的度量方法。簡單理解就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作，通過對工作的結果進行認證來證明完成了相應的工作量。

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

應用：

POW最著名的應用當屬比特幣。在比特幣網絡中，在Block的生成過程中，礦工需要解決復雜的密碼數學難題，尋找到一個符合要求的Block Hash由N個前導零構成，零的個數取決于網絡的難度值。這期間需要經過大量嘗試計算（工作量），計算時間取決于機器的哈希運算速度。

而尋找合理hash是一個概率事件，當節(jié)點擁有占全網n%的算力時，該節(jié)點即有n/100的概率找到Block Hash。在節(jié)點成功找到滿足的Hash值之后，會馬上對全網進行廣播打包區(qū)塊，網絡的節(jié)點收到廣播打包區(qū)塊，會立刻對其進行驗證。

如果驗證通過，則表明已經有節(jié)點成功解迷，自己就不再競爭當前區(qū)塊，而是選擇接受這個區(qū)塊，記錄到自己的賬本中，然后進行下一個區(qū)塊的競爭猜謎。網絡中只有最快解謎的區(qū)塊，才會添加的賬本中，其他的節(jié)點進行復制，以此保證了整個賬本的唯一性。

假如節(jié)點有任何的作弊行為，都會導致網絡的節(jié)點驗證不通過，直接丟棄其打包的區(qū)塊，這個區(qū)塊就無法記錄到總賬本中，作弊的節(jié)點耗費的成本就白費了，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，也就確保了整個系統(tǒng)的安全。

優(yōu)缺點

優(yōu)點：結果能被快速驗證，系統(tǒng)承擔的節(jié)點量大，作惡成本高進而保證礦工的自覺遵守性。

缺點：需要消耗大量的算法，達成共識的周期較長

概念：

權益證明機制（Proof of Stake），要求證明人提供一定數量加密貨幣的所有權。

權益證明機制的運作方式是，當創(chuàng)造一個新區(qū)塊時，礦工需要創(chuàng)建一個“幣權”交易，交易會按照預先設定的比例把一些幣發(fā)送給礦工本身。權益證明機制根據每個節(jié)點擁有代幣的比例和時間，依據算法等比例地降低節(jié)點的挖礦難度，從而加快了尋找隨機數的速度。

應用：

2012年，化名Sunny King的網友推出了Peercoin（點點幣），是權益證明機制在加密電子貨幣中的首次應用。PPC最大創(chuàng)新是其采礦方式混合了POW及POS兩種方式，采用工作量證明機制發(fā)行新幣，采用權益證明機制維護網絡安全。

為了實現POS，Sunny King借鑒于中本聰的Coinbase，專門設計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間段，假如你擁有10個幣，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個幣，幣齡被消耗（銷毀）了。

優(yōu)缺點：

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

缺點：本質上仍然需要網絡中的節(jié)點進行挖礦運算，轉賬真實性較難保證

概念：

授權股權證明機制（Delegated Proof of Stake），與董事會投票類似，該機制擁有一個內置的實時股權人投票系統(tǒng)，就像系統(tǒng)隨時都在召開一個永不散場的股東大會，所有股東都在這里投票決定公司決策。

授權股權證明在嘗試解決傳統(tǒng)的PoW機制和PoS機制問題的同時，還能通過實施科技式的民主抵消中心化所帶來的負面效應?；贒PoS機制建立的區(qū)塊鏈的去中心化依賴于一定數量的代表，而非全體用戶。在這樣的區(qū)塊鏈中，全體節(jié)點投票選舉出一定數量的節(jié)點代表，由他們來代理全體節(jié)點確認區(qū)塊、維持系統(tǒng)有序運行。

同時，區(qū)塊鏈中的全體節(jié)點具有隨時罷免和任命代表的權力。如果必要，全體節(jié)點可以通過投票讓現任節(jié)點代表失去代表資格，重新選舉新的代表，實現實時的民主。

應用：

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

見證人的候選名單每個維護周期（1天）更新一次。見證人然后隨機排列，每個見證人按序有2秒的權限時間生成區(qū)塊，若見證人在給定的時間片不能生成區(qū)塊，區(qū)塊生成權限交給下一個時間片對應的見證人。DPoS的這種設計使得區(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成共識，他們投票選出的N個見證人，可以視為N個礦池，而這N個礦池彼此的權利是完全相等的。持股人可以隨時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，計算機宕機，或者試圖利用手中的權力作惡。

優(yōu)缺點：

優(yōu)點：縮小參與驗證和記賬節(jié)點的數量，從而達到秒級的共識驗證

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

5、POW和POS這兩種共識機制那個更好?是否可以共存?PGPOW算法是什么?_百度...

1.pow是工作量證明，就是大家熟悉的挖礦，通過數學運算，計算出一個滿足規(guī)則的隨機數，即獲得本次記賬權，發(fā)出本輪需要記錄的數據，全網其它節(jié)點驗證后一起存儲。一句話十九是 干的越多，獲得越多，就是社會主義，按勞分配，多勞多得。
2.POS 是PoS權益證明，Pow的一種升級共識機制；根據每個節(jié)點所占代幣的比例和時間；等比例的降低挖礦難度，從而加快找隨機數的速度。一句話介紹：持有越多，獲得越多。PoS 就是資本主義，按錢分配，錢生錢。
3.前幾天看快訊說V神想要解決這個問題。pgpow算法是BIUT公鏈提出的算法，Polling Group proof of work,融合pos與pow共識算法優(yōu)勢，實現去中心化POW挖礦。

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