PoS共识机制详解

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PoS共识机制详解

2022-12-24币圈百科273

区块链的共识机制用于确保参与者就区块链的现状达成一致。共识机制决定了哪些节点可以添加新的交易块,其主要目标之一是确保区块链不会被重写。

工作量证明共识(POW)

具有工作量证明共识的区块链(如比特币)只能由矿工创建,他们部署硬件,计算如何有效地解决一个特定的数学问题。每当一个矿工完成一个有效的猜测,区块链网络可以接受他们已经建立的块。虽然矿工可以选择任意链进行计算,但是网络只接受工作量证明(即哈希或计算)最多的链作为合法链。这意味着鼓励矿工在最长的链中挖掘。当他们找到一个有效的新积木时,他们会试图找到一个如何建造它的解决方案。

重写《区块链》的难点在于它作为记录金融交易的总账的作用。当block中有向钱包汇款的交易,并且block上已经建立了其他block(已确认)时,block(交易)不会被重写。

如果一个实体蓑衣网小编2022控制了足够的哈希能力来攻击“真实链”,它可以通过重建“旧”块来替换最新的块,从而重写(或重建)区块链。以下是对这类攻击的简要描述,也称为51%攻击:

攻击者首先对交易所充值,这个交易记录在Block X中,然后攻击者开始自己建立另一个并行链(不把这个Block广播给网络)。当达到充值交易所需的确认数量时,攻击者会将代币兑换成其他货币,并从兑换处提取。当提现交易完成后,攻击者会发布一个自己构建的平行链,如果区块链比原链多PoW(块数),网络会将其接受为合法链,原区块链(包括攻击者的充值交易)将成为版本历史并消失。之后,攻击者可以自由地再次使用这些令牌。

由于矿工是唯一可以直接在PoW加密货币中向区块链添加区块的实体,这使得他们在治理中发挥重要作用。如果在区块链网络中需要修改共识规则,它必须得到大多数散列例子的支持。“软分叉”需要足够多的挖掘器重新识别新的共识规则,让用户进行交易并期望自己的交易得到正确处理,将交易数据分块打包。“硬分叉”把原来的区块链网络一分为二,大部分矿工都接受“工作量PoW的链条就是右链条”。矿工将有权决定哪一家连锁店是合法的。

股权共识证明(POS)

股权共识证明是决定哪些采矿者可以增加新区块并核实区块链现状的另一种方式。通过权益证明而不是矿工之间的竞争来解决问题,根据钱包里的代币(或“权益”)数量,通过某种机制来确定下一个区块生产者。共识过程的原则是相信那些利益最大的人会为整个网络做出负责任的合理决策。

关于权利和利益的共识证明消除了对能源密集型采矿活动的需要,但缺乏大量的能源支出造成了另一个问题,有时被称为“无关紧要”。以分叉为例。假POS(“伪造”通常用来代替“挖矿”)会分别在两条链上挖矿。因为创建另一个链条的成本很小,他们可以同时在两个链条上盈利。这对区块链网络来说是一个问题,因为共识机制的目的是只承认法律链的存在,并且只承认法律链的地位。

股权证明中蓑衣网小编2022的代币分配还存在一些其他问题。电力矿工有很高的成本(硬件,电力),通常需要出售他们挖掘的大部分代币来满足这些成本。所以很多开采出来的钱币可以在市场上买到,不会被矿工囤积。而权益证书的伪造成本很低,他们不需要为了维持网络运行而出售自己获得的代币。 参与股权证明的大型股权持有人倾向于增加他们在流通中的代币份额,因为他们从在线用户那里收取大量的奖励和交易费。这与封建主义相比,即网络由大型令牌持有者拥有和操纵,用户在使用过程中要向他们支付手续费。在POS中,通常会设置一些限制,让普通用户无法直接参与权益认证的共识。

混合PoW/PoS

混合工作量认证和股权认证体系旨在结合二者的优势,平衡其劣势。Decred是少数混合使用PoW和PoS的共识机制的加密货币之一,整合它们产生了多因素混合共识机制。

某种意义上,“Masternode coin”也是一种混合机制,因为它们具有可识别的工作量证明组件,执行类似于比特币的角色,属于特殊节点的附加角色。这些特殊节点通常持有一定数量的令牌作为抵押品,以证明它们是可信任的,并且符合网络的最大利益,这类似于股权证明机制。Dash是主节点的原始令牌,这个模型叫做服务证明。本文重点讨论混合权益证明的组件,不讨论主节点的令牌或服务证明的令牌范围。

Decred的PoW组件类似于其他基于PoW的项目,使用Blake-256哈希函数。Decred的PoS组件和它如何构建区块链是非常独特的,值得进一步解释。

要参与颁发的股权证书,持有人必须锁定他们的DCR并购买一张“门票”。个人门票的价格是由一个类似市场的机制设定的,系统的目标是获得一定数量的门票(40960张)——如果超过目标数量,价格就会上涨,如果没有达到目标数量,价格就会下跌。当用户购买门票时,他们使用的DCR将被锁定(即不能消费),锁定期将持续到他们的门票被伪随机函数调用完成投票,或者大约142天后到期。这给PoS机制带来了机会成本,可以保证PoS投票者在博弈中是公平的,可以遵循网络的最大利益。

PoS参与者(也称为投票者或利益相关者)可以扮演三种不同的角色:拒绝投票,对共识规则的更改进行投票,以及使用Politeia分级系统对项目级管理进行投票。第一个角色“拒绝投票”是PoS投票者参与维护共识最直接的方式。

在块中投票

当战俘矿工找到一个有效的块时,他们将在网络上广播它。为了使该块被认为是有效的,它必须在5张随机选择的选票中至少有3张。PoS投票者需要打开他们的钱包,并在他们的投票被调用时做出响应(或者让投票服务提供商代表他们)。当一张POS票被叫去投票和响应时,它主人将得到一份奖励。

叫票时,他们对前一个区块的常规交易进行投票,选择接受或拒绝。网络上的节点将不会认为新的块有效,直到获得至少3票。如果大多数票拒绝为前一个块中的事务投票,那么它们将被返回给mempool。这些常规交易包括对电力矿工的奖励,但不包括投票人。

因此,PoS投票者有权在不影响收益的情况下,剥夺矿工的奖励。这限制了权力矿工的权力,防止他们篡改网络共识的规则,这些规则必须由利益相关者投票决定。实际上,当检测到恶意或低效行为时,PoS投票者可以通过投票来“否决”这些恶意矿工的行为。通过这种方式,可以防止恶意电力矿工篡改交易并获得非法奖励。

这个PoS认证层可以显著提高网络的安全性,防御大部分攻击。大多数双重支付攻击的常用方法是通过秘密挖掘替换现有链,从而重写区块链,然后在一段时间后发布并使“旧”链中的交易无效(即可以进行双重支付)。 由于Decred block需要随机输入门票,这种方法被认为是有效的,并且在收到这种输入之前,战俘矿工不能建造街区,战俘矿工也不能秘密采矿,除非他们也控制了大部分门票(见下文)。

混合PoW/PoS机制的设计可以显著增加网络攻击的成本,因为攻击者必须同时规避两个独立的系统。尤其是当PoS组件被配置为只能缓慢地获取票证时。每块只能购买有限数量的门票,大量购买会导致价格大幅上涨。此外,一旦需要购买门票,用于购买的资金将被锁定,这将锁定攻击者用于攻击的资金,使其面临贬值的风险。

让随机选择的利益相关者在每个块上投票意味着区块链必须与所有参与挖掘的节点共享,从而增强网络的安全性。Decred的混合机制旨在为利益相关者提供超越PoW矿工的力量。

共识修改投票

法令一开始就决定让PoS利益相关者成为区块链治理的主导决策力量。或者编写共识规则需要升级程序的批准,通过升级程序,在线共识规则只能在投票后修改。并且只有在至少75%的投票同意后才能做出改变。如果一定比例的矿工(95%)和投票者(75%)正在运行升级软件并对规则进行潜在的更改,则该流程将开始执行。如果修正案提案在4周投票期后获得75%以上的支持,将被接受;否则,将被拒绝;如果票数不足,将重新开始投票。如果提案被接受,那么共识机制的修订将在一个月后启动。

混合PoW/PoS共识机制详解

项目管理:Politeia

Decred的block awards分为PoW Miner Award (60%)、PoS Voter Award (30%)和Treasury(10%),用于资助开发这个项目的开源软件贡献者。持票人有权投票决定资金应该如何使用,应该增加哪些功能,并通过Politeia平台进行决策。

总结

由于PoS投票者可以获得30%的块奖励,仅仅通过持有现有股权无法维持其在DCR流通中的相对份额。大部分新的DCR都是由PoW矿工通过开采获得的,从而缓解了他们在PoS系统中“无足轻重”的问题,也发挥了他们保护网络的作用。矿工必须出售他们获得的大部分奖励来维持他们的运营成本,因此这种方法可以确保市场上对DCR供应的合理需求。

Decred区块链提出了一个独特的架构模型,是混合PoW/PoS系统最著名的例子之一。如同分组中PoS共识机制的重大变化一样,通过混合PoW/PoS机制部署的未来项目是独特的,不一定遵循现有的Decred框架。

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