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1.PoW( Proof of Work)工作量证明
PoW工作量证明,就是大家熟悉的挖矿,通过数学运算,计算出一个满足规则的随机数,即获得本次记账权,发出本轮需要记录的数据,全网其它节点验证后一起存储。
一句话介绍:干的越多,获得越多。
例如比特币、莱特币采用的共识算法就是 PoW,专业一点说,矿工们在挖一个新的区块时,必须对SHA-256密码散列函数进行运算,区块中的随机散列值以一个或多个0开始。随着0数目的上升,找到这个解所需要的工作量将呈指数增长,矿工通过反复尝试找到这个解。最先算出正确答案的节点可获得当前区块的记账权,同时获得新发行比特币的奖励。
这就解决了对比特币网络做出贡献节点的奖励问题。POW与最长链机制的结合,又让比特币具备了不可被篡改的特性。在这样的共识机制下,即使是没有中心机构做信用背书的比特币,也同样获得了广泛的信任,有着世界范围内的强大生命力。
额,通俗的说,PoW 的意思就是社会主义,按劳分配,多劳多得。
优点:
1)去中心化,将记账权公平的分派到其他节点。你能够获得的币的数量,取决于你挖矿贡献的有效工作,也就是说,你用于挖矿的矿机的性能越好,分给你的收益就会越多,这就是根据你的工作证明来执行币的分配方式。
2)安全性高,破坏系统需要投入极大的成本,如果想作弊,要有压倒大多数人的算力(51%攻击)。因为作弊要付出一定成本,作弊者就会谨慎对待了。在比特币的 PoW 机制中,由于获得计算结果的概率趋近于所占算力比例,因此在不掌握51%以上算力的前提下,矿工欺诈的成本要显著高于诚实挖矿,甚至不可能完成欺诈(由于概率过低)。
缺点:
1)挖矿造成大量的资源浪费,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。这让依据算力公平分配奖励的机制,演变为了对矿机算力的大举投入,扭曲了中本聪的设计初衷。
2)网络性能太低,需要等待多个确认,容易产生分叉,区块的确认共识达成的周期较长(10分钟),现在每秒交易量上限是7笔(visa的平均每秒交易量上万,支付宝峰值接近9万),不适合商业应用。
3)PoW共识算法算力集中化,慢慢的偏离了原来的去中心化轨道。从比特币扩容之争可以看到,算力高的大型矿池是主人,而持币的人没有参与决定的权利,比特币分叉出很多儿子,即将失去“去中心化”的标签。
2.PoS Proof of Stake,权益证明
PoS权益证明,Pow的一种升级共识机制;根据每个节点所占代币的比例和时间;等比例的降低挖矿难度,从而加快找随机数的速度。
一句话介绍:持有越多,获得越多。
PoS 试图解决 PoW 机制中大量资源被浪费的情况。这种机制通过计算你持有占总币数的百分比以及占有币数的时间来决定记账权。
节点记账权的获得难度与节点持有的权益成反比,相对于PoW,一定程度减少了数学运算带来的资源消耗,性能也得到了相应的提升,但依然是基于哈希运算竞争获取记账权的方式,可监管性弱。该共识机制容错性和PoW相同。例如:恒星币,狗狗币等。
在现实世界中 PoS 很普遍,最为熟知的例子就是股票。股票是用来记录股权的证明,股票持有量多的,拥有更高更多的投票权和收益权。
额,通俗的说,PoS 就是资本主义,按钱分配,钱生钱。
优点:
1)在一定程度上缩短了共识达成的时间。
2)不再需要大量消耗能源挖矿。
3)Pos 当然也能防作弊,因为如果一名持有 51%以上股权的人作弊,相当于他坑了自己,因为一个人自己不会杀死自己的钱。
缺点:
1)还是需要挖矿,本质上没有解决商业应用的痛点;
2)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。
3)极端的情况下会带来中心化的结果。PoS 机制由股东自己保证安全,工作原理是利益捆绑。在这个模式下,不持有 PoS 的人无法对 PoS 构成威胁。PoS 的安全取决于持有者,和其他任何因素无关。在POS机制里,拥有币和币龄越高的节点拥有着越高产生新区块的权力。简单来说,就是你拥有越多的币,并且你拥有的币的币龄越久,就有可能获得记账权的概率越大。POS虽然解决了POW的能耗的问题,但全节点确认会让区块确认的效率提不起来,且时间越长,也越容易产生马太效应,即持有币越多的人会获得更多的币奖励,从而加大贫富差距,最终产生超过50%的中心化节点,被动演化为非预期的中心化的结果。
延伸阅读:
当初中本聪提出比特币的时候pow无疑是最合适的,那个时候比特币没几个人认可,付出劳动挖矿无疑是最有效的办法,大众只能挖矿才能拿到币,买币也没那么方便。所以挖矿是最好的办法。
目前比特币已经挖出1700多万,投资者持币的远远比矿工手里的币要多,但是这部分人对比特币的扩容方案根本没有话语权,比特币变成了矿工的玩物,有些矿池一会说支持一会又撕破脸不支持扩容方案。
不扩容使用者增加的结果自然就是大量的交易没法写进链里,且随着用户增加只会更严重。大量交易写不进链的结果就是交易费的提高——因为每笔交易自己定给矿工多少交易费(可以认为是小费),而矿工自然会选交易费给的高的交易打包,然后会出现的情况就是交易费低的交易永远堵在队列里。
其实 ,在比特币诞生之初,比特币的发明者中本聪并没有特意限制区块的大小,区块大小在其自身数据结构的控制下最大可以达到 32MB,那为什么后来成了1M呢?这是因为在比特币早期,币价很低,有人恶意制造的大量小额转账使网络中有大量的待确认交易,导致正常的比特币转账不能被确认,确认时间被延迟,影响网络正常运转。于是中本聪将比特币的区块大小暂定为1M。
在比特币白皮书的第7章,中本聪就明确提出了在比特币容量不够用的时候应该怎样进行扩容。白皮书发布之后,他自己在社区留言的第一个问题,就指出了比特币未来的扩容隐患。
比特币之所以会出现分叉,是因为比特币社区对 “比特币扩容” 的主张不一致。SegWit2x,即隔离见证两倍扩容方案,其实只是众多的比特币扩容方案中的一种。如果矿工在这次升级中难以达成共识,可能会再出现之前的情况,即除了 BCC 和扩容到 2M 后的 BTC 以外,比特币区块链上可能还会再分叉出新币。
分叉,用大家能理解的语言来说就是,复制粘贴,保留原来的内容,新加内容不会同步到原来的文件上。
任何加密货币的价值都来自于人民群众的认同。很多做分叉的团队完全可以做山寨币,但是他们觉得蹭比特币热度更简单,因为能获得一部分比特币用户的支持,白送的钱谁不要啊。于是现在市场上就多了很多分叉比特币的人。Bitcoin Cash, Bitcoin Gold, Bitcoin Diamond等等等等。
参考文献:
1.修身er:https://www.jianshu.com/p/aafb53ca3318
2.Jason叶:https://m.bihu.com/article/46409
3.比特币分叉是怎么回事?https://www.zhihu.com/question/35970198
4.一亲芳泽 https://www.zhihu.com/question/35970198/answer/261782064
5.区块链POW与POS纷争http://www.cnblogs.com/coco1s/archive/2018/03/06/8513376.html
6.硅谷密探:https://www.zhihu.com/question/35970198/answer/256670135
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