詳解區塊鏈中常見的八大共識機制!
共識機制是指以去中心化的方式就網絡的狀態達成統一協議的過程。 也被稱為共識算法,有助于驗證和驗證信息被添加到分類賬簿,確保只有真實的事務記錄在區塊鏈上。在區塊鏈被發明后的近十年歷程里,不斷有新的共識機制被創造出來。有些算法在工作量證明的基礎上作出改進,有些則將傳統的分布式容錯算法運用到區塊鏈網絡中。那么目前區塊鏈中常見的共識機制有哪些呢?
1.Pow工作量證明:是一種衡量計算機工作量的共識機制。比特幣使用的就是工作量證明機制。 工作量證明主要通過哈希計算找出合理數據的步驟來完成:將區塊頭數據帶入哈希函數計算公式,不斷調 整區塊頭數據中的隨機數,直到計算出滿足特定標準的哈希值,工作量證明就會完成。簡單來說就是多勞多得,誰的算力強,計算得就更快,獲得記賬權的概率就越高。 這種證明方式決定了其驗證過程需要大量的數據計算,而其他節點卻很容易驗證計算結果是否正確,因此 區塊鏈系統無法被惡意節點所欺騙。但是這種證明方式需要消耗大量能源(電力及計算硬件損耗),很不 環保。并且在理論上,如果集合了全網51%的算力即可對區塊鏈網絡進行有效攻擊,因此許多基于比特幣 代碼產生的、市值較小的山寨幣很容易遭受攻擊。
2.PoS權益證明: PoS權益證明同樣需要通過計算找出合理的哈希值來完成。但不同的是權益證明機制通過節點持有加密貨 幣的時間和數量來判斷節點的權益大小。根據權益大小不同,用戶之間看到的計算目標值也不同。權益大的節點,獲得目標值更加簡單,更容易獲得下一個區塊的記賬權。 這種方式不需要每個節點都進行大量的運算,節省了電力能源。同時全網51%的算力攻擊在權益證明機制下是無效的,因為發起這種攻擊反而會損害自身的利益。但是可能會出現幣種持有數量大的節點權力過 大,對區塊鏈記賬享有絕對支配權的情況,容易引發信任問題。
3.DPoS 委托權益證明: DPoS 委托權益證明通過由持幣人投票選舉出一定數量的代表來達成共識。每個持幣人的投票所占的比重 與他持有的幣種數量有關,持有的越多,所占的比重越大。被選出的代表可擁有記賬權,輪流進行記賬;未能很好履行職責的代表還會被投票除名。這一任期結束后,新的代表會再次通過投票產生。
4.容量證明/空間和時間證明:容量證明是工作量證明的一種變體,它更多地關注內存而不是處理能力。從某種意義上說,這是對PoW的改進,即使在挖掘開始之前,容量證明也要求節點將預先計算的哈希值存儲在其硬盤驅動器和其他內存單元上,這個過程稱為繪圖,繪圖使容量證明成為比工作證明更快的機制。這種方法的另一個優點是它可以節省大量能源,這與工作量證明機制不同。更不用說,硬盤存儲更多哈希值的任何技術改進也將為不在區塊鏈中的人改進技術,這與許多制造商制造的專用芯片不同,后者除了采礦之外什么都不做。
5.唯一節點列表(UNL):在Ripple和Stellar等區塊鏈中使用的共識機制被稱為唯一節點列表。UNL的核心是允許某些節點簽署交易,任何用戶都可以簡單地驗證簽署的區塊是否是最新的。這種共識機制的核心問題是確定哪些節點將有能力簽署交易。UNL非常類似于向某些網站頒發數字證書的證書頒發機構,除了聲稱UNL中的節點是合法的之外,它們聲稱每個節點都是唯一的,因為它們由不同的實體運營,因此降低Sybil攻擊的可能性。UNL共識機制也是目前較快的機制之一。然而,最大的缺點是它是一個比其他共識機制更加集中的區塊鏈系統。
6.已用時間證明:這是另一種共識機制,旨在通過關注隨機化來取代工作量證明系統的低效率和誘導浪費的競爭。HyperledgerSawtooth等區塊鏈中使用的一種機制,經過時間證明會隨機為其節點提供一個計時器對象。計時器首先到期的節點將負責發布下一個塊。該系統為拜占庭將軍問題的隨機領導者選擇方面提供了有效的解決方案。然而,由英特爾開發的合作伙伴技術SGX已被證明存在一些嚴重漏洞,導致難以信任共識機制。更不用說,重要的是要確保給定計時器對象的每個節點都是唯一的,并且沒有用戶假裝是多個節點來增加他們被選中的幾率。
7.權威證明:作為一種共識機制的權威證明與權益證明并沒有太大的不同。兩者之間的主要區別在干,在權益證明中,驗證者質押硬幣,而在權威證明中,他們質押自己的聲譽。區塊鏈中的驗證者數量相當少,因此更適合用于私有區塊鏈。這種機制是一種快速、可擴展的機制,同時具有能源效率。但是,顧名思義,這種共識機制并不遵守去中心化的原則。驗證者的數量非常少,因此可以輕松實施審查和資金凍結之類的事情。
8.有向無環圖:有向無環圖是計算機科學中眾所周知的數據結構。事實上,區塊鏈也是DAG的一個例子,因為它有一個明確的方向,沒有任何循環,并且是一個圖。1OTA使用的Tangle也是DAG共識機制的一種形式。在這種機制中,每個塊必須有兩個父塊。所以,為了通過DAG共識機制完成一筆交易,用戶需要驗證自己之前的兩筆交易。這種機制的最大優勢是它可以減少延遲和交易費用。然而,這種共識模型對提高可擴展性幾乎沒有任何作用,而且極易受到攻擊,因為任何攻擊只需要34%的哈希算力就可以破壞系統。
區塊鏈技術還是一個非常年輕的領域,沒有完美的共識機制。然而,有大量令人興奮的研究正在進行,許多令人興奮的新區塊鏈正在通過各種共識機制突破可能的極限。