“中本聰”稱BCX將使用DPOS共識機制 DPOS是否將取代POW

國際 比特幣 共識機制 葉訊 2018-07-25

前日,Twitter 上出現了一個名為SatoshiNakamoto(中本聰英文名)的用戶,這位“中本聰”表示對比特幣核心團隊失去信心,並宣佈將推出真正的比特幣——BCX。最重要的是“中本聰”說BCX會把POW改成DPOS,那麼DPOS到底是什麼引來“中本聰”(是不是中本聰本尊還有待商榷)的青睞,本文用簡明的語言來介紹DPOS委託權益機制。

內容摘要

·淺談共識機制的意義

·DPOS共識原理解析

·總結

共識機制的意義-從拜占庭將軍問題說起

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拜占庭將軍問題

古代有一座城邦叫拜占庭,圍城裡面有鉅額的財富,城邦周圍是一些附屬小國,所有附屬國都覬覦拜占庭城的財富,都希望伺機去佔領。但是這些附屬國力量太弱小,必須聯合起來才能與之對抗。然而,在商定進攻時間這件事情上很難達成一致。因為,他們既要協商進攻的時間,同時也要防範被那些所謂的“友軍”給攻佔,導致城郭淪陷。所以這是一個由互不信任對方構成的網絡,但是他們又必須一起努力以完成最終的目標。

此時,拜占庭將軍問題產生了,各國的將軍們要採用什麼樣的方式確保自己發出的信息沒有被篡改並且自己收到的別國的戰報是沒有被作惡分子修改的。引伸到互聯網的世界裡,拜占庭將軍問題即是在分佈式節點傳輸信息時如何保持數據的一致,如何達成共識問題。

“中本聰”稱BCX將使用DPOS共識機制 DPOS是否將取代工作量證明機制

黎明

在讓所有人頭疼的時候,男神中本聰出現了,比特幣橫空出世,人們才發現區塊鏈技術提供了一種極為靈巧的解決方案。

在比特幣的網絡中各個節點互不認識,互補信任,在這樣一個“非安全環境”中比特幣用事實證明了在互相陌生的互聯網裡,各個陌生節點之間依然可以有條不紊可以根據POW(工作量證明機制)共識機制達成共識,共同創造和維護一個安全的網絡。

但是隨著時間的推移POW暴露出了越來越多的缺點,例如礦力集中使得比特幣挖礦越來越中心化,與中本聰“一cpu一票”的設計初衷背道而馳。另外還有挖礦造成的資源浪費等都是很大的問題。其實還有一個很致命的問題,交易確認速度,現在的比特幣網絡,平均需要花6輪確認時間,每一輪10分鐘左右,也就是60分鐘才能夠確認一筆交易真正發生。對於未來大規模地商業運用,這樣的速度是根本不行的,說明POW共識機制並不能引領區塊鏈技術走向新的高度。

但這些問題在Dan Larimer發明了DPOS委託權益證明機制後又變得簡單了許多,接下來重點介紹DPOS。

“中本聰”稱BCX將使用DPOS共識機制 DPOS是否將取代工作量證明機制

DPOS共識原理解析

·算法簡述

DPOS算法分為兩部分:選擇一組塊生產者和調度生產。我們用比特股來舉例子,比特股採用了DPOS機制,即使用信譽系統以及無摩擦、實時投票的機制,來創造出一個有限信任的團體。團體中的參與成員有權利創造區塊,將其加入區塊鏈並禁止非受信的參與方加入其中。這些受信任的參與方通過隨機分配的方式決定創造區塊,並且每一輪還會被改變。

因為見證人位置的數量是有限的(一般是奇數個),所以見證人會互相競爭來獲得記賬的工作。如果見證人主動降低他們獲得的收入,那麼他們就可以吸引到更多人的投票,同樣,保護網絡安全的費用將通過見證人之間的競爭維持到一個合理的水平。同時,惡意的見證人將會因為自己的作惡行為被快速投票出局。

·共識原理解析

為了解釋DPOS的共識過程,假設有3個區塊生產者,A、B 、C,工作量證明POW一樣,DPOS一般規則是最長鏈勝出。任何時候當一個誠實的對等節點看到一個有效的更長鏈,它都會從當前分叉切換到更長的這條鏈。

接下來舉例比較可能的網絡條件下的例子說明DPOS是如何運行的,幫助大家理解為什麼說DPOS比POW更加地安全高效以及去中心化

正常情況

在正常操作模式下,塊生產者每3秒鐘輪流生成一個塊。假設沒有人錯過自己的輪次,那麼這將產生最長鏈。塊生產者在被調度輪次之外的任何時間段出塊都是無效的,也就是說你無法在輪到你之前提前產生塊,並且如果你錯過了自己的輪次,你可能會被淘汰,被投票產生的新的生產者取代

正常情況下的塊生產流程

正常情況下的塊生產流程

少數惡意或者故障節點的情況

不超過節點總數三分之一的惡意或故障節點可能創建少數分叉。由圖可知,在分叉的那條鏈中,每9秒(設一個輪次三秒,三個輪次)只能產生一個塊,而多數分叉每9秒可以產生兩個塊。這樣,誠實的2/3多數將永遠比少數分叉的鏈更長。

少數分叉情況

少數分叉情況

少數的多重生產

少數人可能試圖產生無限數量的分叉,但是他們的所有分叉都將比多數人的那條鏈短,因為少數人在出塊速度上註定比多數人來的更慢。所以這種情況下,誠實的2/3多數還是永遠比少數分叉的鏈更長。

少數多重生產的情況

少數多重生產的情況

多數生產者集體作惡

如果多數生產者(2/3)變得腐敗,那麼他們可以產生無限數量的分叉,每個分叉都看起來以2/3多數確認向前走。這種情況下,會遵循最長鏈選擇。最長鏈就是為最大多數所批准的那條鏈,而這將由少數剩下的誠實節點決定。這種行為不會持續很長時間,因為利益相關方最終會投票替換生產者。

多數集體作惡情況

多數集體作惡情況

·生產者洗牌規則

在上面所有例子中,我們展示的都是塊生產者按循環調度出塊。實際上,每出N個塊(N是生產者數量),塊生產者集合都會洗牌一次,生產者生產的次序會變化。這種隨機性確保塊生成者B不會總是忽略塊生成者A,每當形成多個擁有相同數量生產者的分叉時,平局最終都會被打破。

“中本聰”稱BCX將使用DPOS共識機制 DPOS是否將取代工作量證明機制

總結

所有區塊鏈本質上都是一種由交易驅動的確定性狀態機,共識是商定確定性交易順序和過濾無效交易的過程。

DPOS引人注目的安全性來自於其選擇塊生產者和驗證節點質量的算法。運用贊成投票的過程可以確保一個人即使擁有50%的有效投票權也不能獨自挑選哪怕一個生產者。DPOS旨在優化擁有強壯網絡連接的誠實節點100%參與(共識過程)的名義條件。DPOS網絡裡只有少量奇數個節點參與,使得DPOS有能力在平均只有1.5秒(甚至更少)的時間內以99.9%的確定性確認交易,相比現在的比特幣網絡,平均需要花6輪確認時間,每一輪10分鐘左右,也就是60分鐘才能夠確認一筆交易真正發生。1.5秒鐘相比60分鐘而言是一個飛躍。

比特幣使用點對點的方式實現共識,DPOS有一個已經搭建完成,並且實時變化的股東投票機制。這使得比特股更像一個24小時不間斷的股東大會,股東們可以在任意時間通過投票改變公司的組織架構。與比特幣相比,比特股網絡中投票的權利被牢牢地掌握在股東們的手中,而不是被僱員控制。

比特幣的POW算法可能對於一個貨幣而言是行得通的。但DPOS所具有的特徵和高效性使得他對於建設DACs(分佈式自治公司)以及大規模商用來說是更加好的選擇。

(文章原標題:“中本聰”分叉的BCX都要用DPOS了,DPOS到底是什麼? 作者:李希晟)

“中本聰”稱BCX將使用DPOS共識機制 DPOS是否將取代POW
本文來源: 微博李希晟Kevin / 責任編輯:劉晉豫我要糾錯
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