1、科普Pos共識機制

 

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

經過歷史發展的證明，PoW機制存在一些缺陷，如在挖掘過程中浪費大量的資源，整個網絡的處理效率很低等。早在2011年，就有人曾提出：“是否可以在 PoW的基礎上，重新設計一種機制？”可以保留 PoW的優點，也可以解決它的問題"。因此 PoS的共識機制就誕生了，因此， PoS機制在共識層次上借鑒了許多 PoW機制的設計，比如區塊設計、礦工選擇、分叉處理、交易驗證等。

PoS機制采用權益法核算，解決了網絡效率低下、資源浪費以及節點間一致性等問題，簡單地說，就是誰擁有更多的權益誰來說話。其原則如下：

說到PoW機制為何存在諸多問題，最大的原因在于其規則下造成礦工準入門檻低，每個人都可以成為一個出塊節點，每個節點都可以為獲得下個區塊的記賬權進行競爭，一個數據包要有那么多人來處理，必然會造成資源的浪費和低效。

而PoS機制就可以有效解決這個問題，這是因為在POS機制的規則下，提高了每個人成為節點的門檻，比如：雖然每個人都可以成為節點，但如果想成為出塊節點獲得記賬權，就必須滿足pos機制的一些規則，如質押一定數量的代幣，或者持有一定數量的代幣，才可以成為出塊節點的候選人。

在滿足這些條件之后，系統進行算法選擇，選中其中一部分人成為有效的礦工，然后每隔一個周期，進行重新分配，并且這個過程不受人為控制，一切由系統算法決定，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點控制。

總結一句話就是PoW機制是每個人都可以成為礦工，而 PoS機制必須通過一系列的篩選后成為礦工。

poS機制的競爭原則在于，誰擁有更多的代幣，誰就能更容易的獲得記賬權。獲得記賬權的礦工將他打包好的區塊經過其他礦工驗證，通過全網廣播，確認沒有問題后，這個區塊才會被連接到鏈上，與全網其他節點的小賬本同步，同時他還能得到相應的代幣獎勵。

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

PoS機制的優點是有效地解決 PoW協議中存在的資源浪費和低效問題。但它也還是存在一些缺點。舉例來說， PoS機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，將很難形成后續的股權證明。比如，在系統進行算法選擇時如果被黑客攻擊，如果成功，選舉結果就可能被操作。除開這個問題，pos機制還存在一個問題就是，可能會造成兩極分化嚴重，持有代幣多的人會更多的獲得記賬權，繼而獲得代幣獎勵，擁有代幣少的人，很難去爭奪記賬權，造成強者恒強的局面。

總的來說，PoW機制和 PoS機制都是區塊鏈上引用的主流機制，它們會攜手帶領區塊鏈技術的進一步發展，雖然兩者存在自身的一定局限性，但未來某一天，這些技術在不斷變革創新的同時，必定鑄造區塊鏈行業的輝煌。

2、Gate.io芝麻開門如何理解POW、POS、DPOS共識機制?

在區塊鏈的世界里，保證數字貨幣正常發行，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塊網絡維護節點，作為他們支持和維護的獎勵，優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，但都是為了解決區塊鏈三大問題，擴展性，安全性，去中心 化而誕生，因此無優劣之分，都有價值。

3、區塊鏈目前用到哪些共識機制?它們各自的優缺點和適用范圍是什么_百度知 ...

目前主要有四大類共識機制：Pow、Pos、DPos、Pool
1、Pow工作量證明，就是大家熟悉的挖礦，通過與或運算，計算出一個滿足規則的隨機數，即獲得本次記賬權，發出本輪需要記錄的數據，全網其它節點驗證后一起存儲；
優點：完全去中心化，節點自由進出；
缺點：目前bitcoin已經吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共識機制的區塊鏈應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；共識達成的周期較長，不適合商業應用

2、Pos權益證明，Pow的一種升級共識機制；根據每個節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。
優點：在一定程度上縮短了共識達成的時間
缺點：還是需要挖礦，本質上沒有解決商業應用的痛點

3、DPos股份授權證明機制，類似于董事會投票，持幣者投出一定數量的節點，代理他們進行驗證和記賬。
優點：大幅縮小參與驗證和記賬節點的數量，可以達到秒級的共識驗證
缺點：整個共識機制還是依賴于代幣，很多商業應用是不需要代幣存在的

4、Pool驗證池，基于傳統的分布式一致性技術，加上數據驗證機制；是目前行業鏈大范圍在使用的共識機制
優點：不需要代幣也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基礎上，實現秒級共識驗證；
缺點：去中心化程度不如bictoin；更適合多方參與的多中心商業模式

在使用共識機制，保證數據一致性時的巨大優勢（共識機制則是Ripple首先提出的，數據正確性優先的網絡交易同步機制，在共識網絡中，無論軟件代碼怎么變動，無法取得共識就無法進入網絡，更不要提分叉了）。
——————————————————
PS：稍微自黑下，雖然共識機制絕對能確保任何時候都不會產生硬分叉。但是，這種機制的缺點也比較明顯，那就是要取得與其他節點的共識，明顯要比當前Bitcoin網絡漫長的多。極端情況下，在Ripple共識機制網絡中掉線的后果也是很恐怖的。

有可能你家停電一天，第二天整個系統就再也無法與其它Rippled節點取得共識了（共識機制事實上需要超過80%的節點承認了你的數據，你的提交才會被其它節點接受，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數據重新同步才能連上其它Ripple節點。

所以目前來說，現有的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節點托管在亞馬遜云數據中心，長時間無響應是可以高額索賠的，而且那種地方除了大型災害幾乎不會斷），這也是RL一直想改進的方面之一。

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

4、POW、POS共識機制的優缺點是什么啊?哪位大神科普下

隨著區塊鏈技術的發展和演變，包含了：POW、POS、DPOS、Pool驗證池、DBFT、POC、POR等共識算法機制。今天，貝數區塊鏈就和大家一起聊聊POW、POS、DPOS幾個主流共識機制的相關知識。關注貝數區塊鏈、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制，找到合理的Block Hash需要經過大要得量嘗試計算，計算時間取決于機器的哈希運算速度。POS：Proof of Stake，股權證明。簡單來說，就是一個根據你持有貨幣的量和時間，給你發利息的一個制度，在POS模式下，持幣有利息。DSC（動態權益）共識算法：公鏈項目Penta的獨創。分三層：第一層進行代表選舉，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、以太坊技術系列-以太坊共識機制

區塊鏈的特點之一是去中心化。也就是節點會分布在各個地方組成分布式系統。各個節點需要對1個問題達成一致，理想情況下，只需要同步狀態即可。

如上圖所示 B節點將a=1=> a=2的狀態同步給  ACDE四個節點，這時系統中狀態變為a=2, 但如果其中有惡意節點 AE 收到通知后把a=1=>a=3修改為錯誤的節點，這個時候大家的狀態就不一致了，此時需要共識機制使系統中得到1個唯一正確的狀態。

如上面說到分布式系統存在惡意節點導致系統中狀態不一致的情況有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，如果大于一定數量的將軍同時進攻則可以攻打成功，如果小于則進攻失敗。將軍中可能存在叛徒。

這個時候有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(推薦學習PBFT)，我們重點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該都比較熟悉-POW(工作量證明)和POS(權益證明)。

POW或POS稱之為Sybil抗性機制，為什么需要Sybil抗性機制呢，剛剛我們說到拜占庭將軍問題，應該很容易看出惡意節點越多，達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點來進行攻擊，Sybil抗性是指抵御這種攻擊能力。

POW通過讓礦工或驗證者投入算力，POS通過讓驗證者質押以太坊，如果攻擊者要偽裝多個節點攻擊則必將投入大量的算力或資產，會導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51%算力或資產否則不可能進攻成功。

在解決完Sybil攻擊后，通過選取系統中的最長鏈作為大家達成共識的鏈。

很多人平時為了簡化將pow和pos認為是共識機制，這不夠準確，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算hash,所以是工作量證明。計算完成后其他節點驗證的值符合hash特征非常容易驗證。驗證通過則成為成為合法區塊(不一定是共識區塊，需要在最長鏈中)。

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

我們先來看這2個數據集的生成過程

cache生成規則為有1個種子隨機數seed，cache中第1個元素對seed取hash，后面數組中每個元素都是前1個元素取hash獲得。

DAG生成規則為 找到cache中對應的元素后 根據元素中的值計算出下次要尋找的下標，循環256次后獲得cache中最終需要的元素值進行hash計算得到DAG中元素的值。

然后我們再看看礦工如何進行挖礦以及輕節點如何驗證

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

則證明挖到區塊，如果不符合則更換nonce繼續挖礦。礦工在挖礦過程中需要將1G的DAG讀取到內存中。

輕節點驗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數組計算出該item的值，通過item中的值計算出下次要找的下標，循環64次，得到最終item，將item中的值hash計算得到結果，結果和target比較，符合條件則驗證通過。輕節點在驗證過程中不需要將1G的DAG讀取到內存中。每次用到DAG的item值都使用cache進行計算。

以太坊為什么需要這2個不同大小的數組進行輔助hash運算呢，直接進行hash運算會有什么問題？

如果只是進行重復計算會導致挖礦設備專業化，減少去中心化程度。因為我們日常使用的計算機內存和計算力是都需要的，如果挖礦只需要hash運算，挖礦設備則會設計地擁有超高算力，但對內存可以縮小到很小甚至沒有。所以我們選用1G的大內存增加對內存訪問的頻率，增加挖礦設備對內存訪問需求，從而更接近于我們日常使用的計算機。

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

區塊鏈中需要達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目標是抵抗51%以下的攻擊，但如上圖如果惡意節點沿著自己挖出的區塊不斷挖礦，由于主鏈上有分叉存在，惡意節點不需要達到51%算力就可以超過主鏈進而成為新的主鏈，為此以太坊使用了ghost協議給上圖中的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，以太坊中按照區塊權重累加)還是大于惡意節點自己挖礦的。

網絡中的用戶通過質押一定數量的以太坊成為驗證者。每次系統從這些驗證者從隨機選擇出區塊創建者，其余驗證者去驗證創建出的區塊是否合法。驗證者會獲得出塊獎勵，沒有被選中的區塊不進行驗證則會被扣除一定質押幣，如果進行錯誤驗證則會被扣除全部質押幣。

如上圖，權益證明在每隔一定區塊的地方設置一個檢查點，對前面的區塊進行驗證，2/3驗證者通過則驗證通過，驗證通過則該區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益證明本身，在以太坊中權益證明較為復雜的點在于和分片機制結合在一起時的運行流程，這部分會在后面單獨將分片機制的一篇文章中詳述。

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

轉載請帶上網址：http://www.cnksdq.com.cn/posjifour/278529.html