pos共識機(jī)制比pow共識機(jī)制安全嗎

1、科普Pos共識機(jī)制

 

今天給大家科普下夸克區(qū)塊鏈中的POS共識機(jī)制到底是什么？PoS共識機(jī)制，中文翻譯就是權(quán)益證明。與它其名的還有另一種共識機(jī)制:pow機(jī)制。

經(jīng)過歷史發(fā)展的證明，PoW機(jī)制存在一些缺陷，如在挖掘過程中浪費(fèi)大量的資源，整個網(wǎng)絡(luò)的處理效率很低等。早在2011年，就有人曾提出：“是否可以在 PoW的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)一種機(jī)制？”可以保留 PoW的優(yōu)點(diǎn)，也可以解決它的問題"。因此 PoS的共識機(jī)制就誕生了，因此， PoS機(jī)制在共識層次上借鑒了許多 PoW機(jī)制的設(shè)計(jì)，比如區(qū)塊設(shè)計(jì)、礦工選擇、分叉處理、交易驗(yàn)證等。

PoS機(jī)制采用權(quán)益法核算，解決了網(wǎng)絡(luò)效率低下、資源浪費(fèi)以及節(jié)點(diǎn)間一致性等問題，簡單地說，就是誰擁有更多的權(quán)益誰來說話。其原則如下：

說到PoW機(jī)制為何存在諸多問題，最大的原因在于其規(guī)則下造成礦工準(zhǔn)入門檻低，每個人都可以成為一個出塊節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)都可以為獲得下個區(qū)塊的記賬權(quán)進(jìn)行競爭，一個數(shù)據(jù)包要有那么多人來處理，必然會造成資源的浪費(fèi)和低效。

而PoS機(jī)制就可以有效解決這個問題，這是因?yàn)樵赑OS機(jī)制的規(guī)則下，提高了每個人成為節(jié)點(diǎn)的門檻，比如：雖然每個人都可以成為節(jié)點(diǎn)，但如果想成為出塊節(jié)點(diǎn)獲得記賬權(quán)，就必須滿足pos機(jī)制的一些規(guī)則，如質(zhì)押一定數(shù)量的代幣，或者持有一定數(shù)量的代幣，才可以成為出塊節(jié)點(diǎn)的候選人。

在滿足這些條件之后，系統(tǒng)進(jìn)行算法選擇，選中其中一部分人成為有效的礦工，然后每隔一個周期，進(jìn)行重新分配，并且這個過程不受人為控制，一切由系統(tǒng)算法決定，保證公平公開不被篡改，這樣就可以避免了整個鏈被某個節(jié)點(diǎn)控制。

總結(jié)一句話就是PoW機(jī)制是每個人都可以成為礦工，而 PoS機(jī)制必須通過一系列的篩選后成為礦工。

poS機(jī)制的競爭原則在于，誰擁有更多的代幣，誰就能更容易的獲得記賬權(quán)。獲得記賬權(quán)的礦工將他打包好的區(qū)塊經(jīng)過其他礦工驗(yàn)證，通過全網(wǎng)廣播，確認(rèn)沒有問題后，這個區(qū)塊才會被連接到鏈上，與全網(wǎng)其他節(jié)點(diǎn)的小賬本同步，同時(shí)他還能得到相應(yīng)的代幣獎勵。

簡言之，整個過程就是：持幣者以代幣作抵押，得到記賬權(quán)力，然后PoS共識會通過選擇算法，按持幣者的數(shù)量，從中選出出塊礦工。采礦者在指定的高度上完成打包交易，生成新的區(qū)塊，并廣播它，然后由驗(yàn)證者對所廣播的區(qū)塊進(jìn)行交易驗(yàn)證，通過驗(yàn)證后，區(qū)塊得到確認(rèn)。這就是 PoS共識機(jī)制完整的一輪過程。

PoS機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是有效地解決 PoW協(xié)議中存在的資源浪費(fèi)和低效問題。但它也還是存在一些缺點(diǎn)。舉例來說， PoS機(jī)制中的初始代幣分配是非常模糊的，如果初始代幣分配失敗，將很難形成后續(xù)的股權(quán)證明。比如，在系統(tǒng)進(jìn)行算法選擇時(shí)如果被黑客攻擊，如果成功，選舉結(jié)果就可能被操作。除開這個問題，pos機(jī)制還存在一個問題就是，可能會造成兩極分化嚴(yán)重，持有代幣多的人會更多的獲得記賬權(quán)，繼而獲得代幣獎勵，擁有代幣少的人，很難去爭奪記賬權(quán)，造成強(qiáng)者恒強(qiáng)的局面。

總的來說，PoW機(jī)制和 PoS機(jī)制都是區(qū)塊鏈上引用的主流機(jī)制，它們會攜手帶領(lǐng)區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，雖然兩者存在自身的一定局限性，但未來某一天，這些技術(shù)在不斷變革創(chuàng)新的同時(shí)，必定鑄造區(qū)塊鏈行業(yè)的輝煌。

2、Gate.io芝麻開門如何理解POW、POS、DPOS共識機(jī)制?

在區(qū)塊鏈的世界里，保證數(shù)字貨幣正常發(fā)行，交易確認(rèn)，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行等，都離不開共識機(jī)制，目前最常見的便是 PoW，PoS，DPoS 三種模式。
PoW，工作量證明機(jī)制。 最先運(yùn)用在比特幣挖礦中，提供算力越多的礦工，獲得記賬權(quán)的概率就越大。 這也是早期主流的挖礦方式，因?yàn)樗惴ê唵?，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(diǎn)顯現(xiàn)出來。無法滿足現(xiàn)有的交易需求。
因此，PoS，權(quán)益證明機(jī)制誕生了。 PoS 按照幣齡決定獲得記賬權(quán)的概率，幣齡是指持幣數(shù)量乘以持幣天數(shù)，一旦獲得記賬權(quán)， 幣齡就會被清空，相應(yīng)也會得到挖礦獎勵，然后再進(jìn)行下一輪記賬權(quán)的爭奪。 這種機(jī)制不會產(chǎn)生能源消耗，加快了區(qū)塊產(chǎn)出和交易確認(rèn)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(dǎo)致過于中心化，這是目前 PoS 無法解決的。
所以，DPoS，股份授權(quán)證明機(jī)制也應(yīng)運(yùn)而生了。 它通過持幣用戶投票，選舉節(jié)點(diǎn)進(jìn)行出塊和處理交易，更大的縮短了共識時(shí)間，并且還會分紅給投票者和區(qū)塊網(wǎng)絡(luò)維護(hù)節(jié)點(diǎn)，作為他們支持和維護(hù)的獎勵，優(yōu)化了前兩個機(jī)制存在的不 足。但是也會面臨賄選而導(dǎo)致中心化的問題。
雖然每一種共識機(jī)制都有缺點(diǎn)，但都是為了解決區(qū)塊鏈三大問題，擴(kuò)展性，安全性，去中心 化而誕生，因此無優(yōu)劣之分，都有價(jià)值。

3、區(qū)塊鏈目前用到哪些共識機(jī)制?它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍是什么_百度知 ...

目前主要有四大類共識機(jī)制：Pow、Pos、DPos、Pool
1、Pow工作量證明，就是大家熟悉的挖礦，通過與或運(yùn)算，計(jì)算出一個滿足規(guī)則的隨機(jī)數(shù)，即獲得本次記賬權(quán)，發(fā)出本輪需要記錄的數(shù)據(jù)，全網(wǎng)其它節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后一起存儲；
優(yōu)點(diǎn)：完全去中心化，節(jié)點(diǎn)自由進(jìn)出；
缺點(diǎn)：目前bitcoin已經(jīng)吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共識機(jī)制的區(qū)塊鏈應(yīng)用很難獲得相同的算力來保障自身的安全；挖礦造成大量的資源浪費(fèi)；共識達(dá)成的周期較長，不適合商業(yè)應(yīng)用

2、Pos權(quán)益證明，Pow的一種升級共識機(jī)制；根據(jù)每個節(jié)點(diǎn)所占代幣的比例和時(shí)間；等比例的降低挖礦難度，從而加快找隨機(jī)數(shù)的速度。
優(yōu)點(diǎn)：在一定程度上縮短了共識達(dá)成的時(shí)間
缺點(diǎn)：還是需要挖礦，本質(zhì)上沒有解決商業(yè)應(yīng)用的痛點(diǎn)

3、DPos股份授權(quán)證明機(jī)制，類似于董事會投票，持幣者投出一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，代理他們進(jìn)行驗(yàn)證和記賬。
優(yōu)點(diǎn)：大幅縮小參與驗(yàn)證和記賬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，可以達(dá)到秒級的共識驗(yàn)證
缺點(diǎn)：整個共識機(jī)制還是依賴于代幣，很多商業(yè)應(yīng)用是不需要代幣存在的

4、Pool驗(yàn)證池，基于傳統(tǒng)的分布式一致性技術(shù)，加上數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制；是目前行業(yè)鏈大范圍在使用的共識機(jī)制
優(yōu)點(diǎn)：不需要代幣也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)秒級共識驗(yàn)證；
缺點(diǎn)：去中心化程度不如bictoin；更適合多方參與的多中心商業(yè)模式

在使用共識機(jī)制，保證數(shù)據(jù)一致性時(shí)的巨大優(yōu)勢（共識機(jī)制則是Ripple首先提出的，數(shù)據(jù)正確性優(yōu)先的網(wǎng)絡(luò)交易同步機(jī)制，在共識網(wǎng)絡(luò)中，無論軟件代碼怎么變動，無法取得共識就無法進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，更不要提分叉了）。
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PS：稍微自黑下，雖然共識機(jī)制絕對能確保任何時(shí)候都不會產(chǎn)生硬分叉。但是，這種機(jī)制的缺點(diǎn)也比較明顯，那就是要取得與其他節(jié)點(diǎn)的共識，明顯要比當(dāng)前Bitcoin網(wǎng)絡(luò)漫長的多。極端情況下，在Ripple共識機(jī)制網(wǎng)絡(luò)中掉線的后果也是很恐怖的。

有可能你家停電一天，第二天整個系統(tǒng)就再也無法與其它Rippled節(jié)點(diǎn)取得共識了（共識機(jī)制事實(shí)上需要超過80%的節(jié)點(diǎn)承認(rèn)了你的數(shù)據(jù)，你的提交才會被其它節(jié)點(diǎn)接受，否則就會被排它的拒絕連接），甚至只能清空自己全部500多GB數(shù)據(jù)重新同步才能連上其它Ripple節(jié)點(diǎn)。

所以目前來說，現(xiàn)有的Rippled端并不適合民用（商用的話影響就比較小，比如RL自己的Rippled節(jié)點(diǎn)托管在亞馬遜云數(shù)據(jù)中心，長時(shí)間無響應(yīng)是可以高額索賠的，而且那種地方除了大型災(zāi)害幾乎不會斷），這也是RL一直想改進(jìn)的方面之一。

目前區(qū)塊鏈的共識機(jī)制大致可以分為三類：pow,pos,dpos，pow即Proof of Work,工作量證明機(jī)制，在POW機(jī)制下為了獲取記賬權(quán)和激勵，礦工必須通過一定量的工作量進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，誰最快最準(zhǔn)計(jì)算出了答案，就獲取到了記賬權(quán)和獎勵，這是以時(shí)間、資源為擔(dān)保，確保記賬工作的真實(shí)和有效性，POW是一種按勞分配的模式，算力越高、挖礦時(shí)間越長，獲得的數(shù)字貨幣就越多了，比較典型的就是btc，btm，pos,Proof of Stake,權(quán)益證明機(jī)制,POS也稱股權(quán)證明機(jī)制,是通過持幣產(chǎn)生利息,從而對于驗(yàn)證人以及節(jié)點(diǎn)進(jìn)行獎勵,這里我們大家首先要了解一個概念,就是幣齡.幣齡等于幣的數(shù)量乘以幣持有的天數(shù),因而你持有的幣數(shù)量越多,持有天數(shù)越長,你獲到的記賬權(quán)和激勵的概率就會越大啦！當(dāng)你獲得激勵之后，你的持幣天數(shù)就會清零，幣齡也回被清空這樣周而復(fù)始，比較有代表性的是量子鏈，關(guān)于dpos是什么，以及這些主要共識機(jī)制的利弊是什么，字太多了，可以看看這個視頻，里面講的比較清楚：喵懂區(qū)塊鏈11期 | 不了解共識機(jī)制，何以談區(qū)塊鏈？

4、POW、POS共識機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)是什么啊?哪位大神科普下

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展和演變，包含了：POW、POS、DPOS、Pool驗(yàn)證池、DBFT、POC、POR等共識算法機(jī)制。今天，貝數(shù)區(qū)塊鏈就和大家一起聊聊POW、POS、DPOS幾個主流共識機(jī)制的相關(guān)知識。關(guān)注貝數(shù)區(qū)塊鏈、從小白變大神！

POW：Proof of Work，工作證明。比特幣在Block的生成過程中使用了此機(jī)制，找到合理的Block Hash需要經(jīng)過大要得量嘗試計(jì)算，計(jì)算時(shí)間取決于機(jī)器的哈希運(yùn)算速度。POS：Proof of Stake，股權(quán)證明。簡單來說，就是一個根據(jù)你持有貨幣的量和時(shí)間，給你發(fā)利息的一個制度，在POS模式下，持幣有利息。DSC（動態(tài)權(quán)益）共識算法：公鏈項(xiàng)目Penta的獨(dú)創(chuàng)。分三層：第一層進(jìn)行代表選舉，第二層通過三列籌錢算法挑選議員和觀察員組成若干共識組，第三層從候選區(qū)塊中通過散列抽簽算法選取正式塊。 知乎里面看看,回答的一大堆。 小白問題

5、以太坊技術(shù)系列-以太坊共識機(jī)制

區(qū)塊鏈的特點(diǎn)之一是去中心化。也就是節(jié)點(diǎn)會分布在各個地方組成分布式系統(tǒng)。各個節(jié)點(diǎn)需要對1個問題達(dá)成一致，理想情況下，只需要同步狀態(tài)即可。

如上圖所示 B節(jié)點(diǎn)將a=1=> a=2的狀態(tài)同步給  ACDE四個節(jié)點(diǎn)，這時(shí)系統(tǒng)中狀態(tài)變?yōu)閍=2, 但如果其中有惡意節(jié)點(diǎn) AE 收到通知后把a(bǔ)=1=>a=3修改為錯誤的節(jié)點(diǎn)，這個時(shí)候大家的狀態(tài)就不一致了，此時(shí)需要共識機(jī)制使系統(tǒng)中得到1個唯一正確的狀態(tài)。

如上面說到分布式系統(tǒng)存在惡意節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致系統(tǒng)中狀態(tài)不一致的情況有1個比較著名的虛擬問題-拜占庭將軍問題。

拜占庭將軍問題是指，N個將軍去攻打一座城堡，如果大于一定數(shù)量的將軍同時(shí)進(jìn)攻則可以攻打成功，如果小于則進(jìn)攻失敗。將軍中可能存在叛徒。

這個時(shí)候有2種情況

1.如果2個叛徒都在BCDE中，那么共識算法需要讓其余2個將軍聽從A的正確決策進(jìn)攻城堡。

2.如果A是1個叛徒，共識算法需要讓BCDE中剩余的3個忠誠將軍保持一致。

這個問題有很多種解法，大家有興趣可以自行查閱(推薦學(xué)習(xí)PBFT)，我們重點(diǎn)來看看以太坊中目前正在使用的Nakamoto 共識和將要使用的 Casper Friendly Finality Gadget共識是如何解決拜占庭將軍問題的。

說到Nakamoto共識和Casper Friendly Finality Gadget共識可能大家不太熟悉，但他們的部分組成應(yīng)該都比較熟悉-POW(工作量證明)和POS(權(quán)益證明)。

POW或POS稱之為Sybil抗性機(jī)制，為什么需要Sybil抗性機(jī)制呢，剛剛我們說到拜占庭將軍問題，應(yīng)該很容易看出惡意節(jié)點(diǎn)越多，達(dá)成正確共識的難度也就越大，Sybil攻擊就是指1個攻擊者可以偽裝出大量節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行攻擊，Sybil抗性是指抵御這種攻擊能力。

POW通過讓礦工或驗(yàn)證者投入算力，POS通過讓驗(yàn)證者質(zhì)押以太坊，如果攻擊者要偽裝多個節(jié)點(diǎn)攻擊則必將投入大量的算力或資產(chǎn)，會導(dǎo)致攻擊成本高于收益。在以太坊中保障的安全性是除非攻擊者拿到整個系統(tǒng)51%算力或資產(chǎn)否則不可能進(jìn)攻成功。

在解決完Sybil攻擊后，通過選取系統(tǒng)中的最長鏈作為大家達(dá)成共識的鏈。

很多人平時(shí)為了簡化將pow和pos認(rèn)為是共識機(jī)制，這不夠準(zhǔn)確，但也說明了其重要作用，我們接下來分析pow和pos。

通過hash不可逆的特性，要求各個礦工不停地計(jì)算出某個值的hash符合某一特征，比如前多少位是000000，由于這個過程只能依賴不停的試錯計(jì)算hash,所以是工作量證明。計(jì)算完成后其他節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證的值符合hash特征非常容易驗(yàn)證。驗(yàn)證通過則成為成為合法區(qū)塊(不一定是共識區(qū)塊，需要在最長鏈中)。

以太坊中的挖礦算法用到2個數(shù)據(jù)集，1個小數(shù)據(jù)集cache,1個大數(shù)據(jù)集DAG。這2個數(shù)據(jù)集會隨著區(qū)塊鏈中區(qū)塊增多慢慢變大，初始大小cache為16M DAG為1G。

我們先來看這2個數(shù)據(jù)集的生成過程

cache生成規(guī)則為有1個種子隨機(jī)數(shù)seed，cache中第1個元素對seed取hash，后面數(shù)組中每個元素都是前1個元素取hash獲得。

DAG生成規(guī)則為 找到cache中對應(yīng)的元素后 根據(jù)元素中的值計(jì)算出下次要尋找的下標(biāo)，循環(huán)256次后獲得cache中最終需要的元素值進(jìn)行hash計(jì)算得到DAG中元素的值。

然后我們再看看礦工如何進(jìn)行挖礦以及輕節(jié)點(diǎn)如何驗(yàn)證

礦工挖礦的過程為，選擇Nonce值映射到DAG中的1個item，通過item中的值計(jì)算出下次要找的下標(biāo)，循環(huán)64次，得到最終item，將item中的值hash計(jì)算得到結(jié)果，結(jié)果和target比較，符合條件

則證明挖到區(qū)塊，如果不符合則更換nonce繼續(xù)挖礦。礦工在挖礦過程中需要將1G的DAG讀取到內(nèi)存中。

輕節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證過程和礦工挖礦過程基本一致，

將塊頭里面的Nonce值映射到DAG中的1個item，然后通過cache數(shù)組計(jì)算出該item的值，通過item中的值計(jì)算出下次要找的下標(biāo)，循環(huán)64次，得到最終item，將item中的值hash計(jì)算得到結(jié)果，結(jié)果和target比較，符合條件則驗(yàn)證通過。輕節(jié)點(diǎn)在驗(yàn)證過程中不需要將1G的DAG讀取到內(nèi)存中。每次用到DAG的item值都使用cache進(jìn)行計(jì)算。

以太坊為什么需要這2個不同大小的數(shù)組進(jìn)行輔助hash運(yùn)算呢，直接進(jìn)行hash運(yùn)算會有什么問題？

如果只是進(jìn)行重復(fù)計(jì)算會導(dǎo)致挖礦設(shè)備專業(yè)化，減少去中心化程度。因?yàn)槲覀內(nèi)粘Ｊ褂玫挠?jì)算機(jī)內(nèi)存和計(jì)算力是都需要的，如果挖礦只需要hash運(yùn)算，挖礦設(shè)備則會設(shè)計(jì)地?fù)碛谐咚懔?，但對?nèi)存可以縮小到很小甚至沒有。所以我們選用1G的大內(nèi)存增加對內(nèi)存訪問的頻率，增加挖礦設(shè)備對內(nèi)存訪問需求，從而更接近于我們?nèi)粘Ｊ褂玫挠?jì)算機(jī)。

我們看看在Nakamoto共識是如何解決拜占庭將軍問題的。首先看看區(qū)塊鏈中的拜占庭將軍問題是什么？

區(qū)塊鏈中需要達(dá)成一致的是哪條鏈為主鏈，雖然采用了最長鏈原則，但由于分叉問題，還是會帶來拜占庭將軍問題。

本來以太坊pow目標(biāo)是抵抗51%以下的攻擊，但如上圖如果惡意節(jié)點(diǎn)沿著自己挖出的區(qū)塊不斷挖礦，由于主鏈上有分叉存在，惡意節(jié)點(diǎn)不需要達(dá)到51%算力就可以超過主鏈進(jìn)而成為新的主鏈，為此以太坊使用了ghost協(xié)議給上圖中的B1和C1也分配出塊獎勵，盡快合并到主鏈中，這樣主鏈長度(按照合并后的總長度算，長度只是抽象概念，以太坊中按照區(qū)塊權(quán)重累加)還是大于惡意節(jié)點(diǎn)自己挖礦的。

網(wǎng)絡(luò)中的用戶通過質(zhì)押一定數(shù)量的以太坊成為驗(yàn)證者。每次系統(tǒng)從這些驗(yàn)證者從隨機(jī)選擇出區(qū)塊創(chuàng)建者，其余驗(yàn)證者去驗(yàn)證創(chuàng)建出的區(qū)塊是否合法。驗(yàn)證者會獲得出塊獎勵，沒有被選中的區(qū)塊不進(jìn)行驗(yàn)證則會被扣除一定質(zhì)押幣，如果進(jìn)行錯誤驗(yàn)證則會被扣除全部質(zhì)押幣。

如上圖，權(quán)益證明在每隔一定區(qū)塊的地方設(shè)置一個檢查點(diǎn)，對前面的區(qū)塊進(jìn)行驗(yàn)證，2/3驗(yàn)證者通過則驗(yàn)證通過，驗(yàn)證通過則該區(qū)塊所在鏈成為最長合法鏈(不能被回滾)。

我們簡化地只分析了權(quán)益證明本身，在以太坊中權(quán)益證明較為復(fù)雜的點(diǎn)在于和分片機(jī)制結(jié)合在一起時(shí)的運(yùn)行流程，這部分會在后面單獨(dú)將分片機(jī)制的一篇文章中詳述。

本篇文章主要討論了共識機(jī)制是解決分布式系統(tǒng)中的拜占庭將軍問題，以及分析了以太坊中的共識機(jī)制一般包括最長鏈選擇和一種sybil抗性機(jī)制(pow或pos)。重點(diǎn)分析了pow和pos的流程以及設(shè)計(jì)思想。后續(xù)將開始重點(diǎn)討論智能合約的部分。

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