区块链的共识机制——工作量证明、权益证明、委托权益证明,重要性证明,拜占庭容错,POW,POS,DPOS,PFFT,POI,POP

随着比特币价格水涨船高、突破天际,几乎大街小巷的人基本都知道比特币。而区块链作为比特币的底层技术,自然也渐渐被人们所熟识。本系列文章从零开始介绍区块链的概念,及其应用场景,最后讲讲放弃区块链的原因。

第三篇

区块链的共识机制

——工作量证明、权益证明、委托权益证明

1.什么是共识?

共识,通俗来讲就是统一的约定,也就是参与者公共认可的一种规则。

比如新闻联播里的“与会各国领导人针对XX问题达成了高度共识”。

2.区块链为什么需要共识机制?

区块链是一个去中心化的、点对点的协作网络,网络中的所有节点都共同维护数据。在这个过程里面,就会存在这样2个问题:

● 怎么决定谁写数据?因为一次只能有一个人记账。

● 别人怎么同步最新的数据?因为其他人要保证自己的账本就是最新的。

要解决如上2个问题,就要制定一个大家都承认并实施的规则,即区块链的共识机制。

3.什么是区块链的最长链?

也许有人要有疑问了:区块链就是一条链啊,为什么还要多此一举选择最长链?

举例来说:

区块链中有5个节点,A,B,C,D,E,正常的链是这样的:


假如下一次A记账,再下一次B记账,这时的链是这样的:

看到此时还是一条链,继续记账。

假如接下来C和D同时取得了记账权,这时的链是这样的:


这时就出现了分叉,不管C还是D的链,长度都是8,因此长度还是一致的。

然后C和D向外广播,A和B接收到了C的广播,因此在C区块后挖矿,E接收到了D的广播,因此在D区块后挖矿:


接下来,A取得了记账权,因此在C之后增加一个区块:


这时,A向外广播,BCDE听到以后,发现上面这条已经是最长的链,然后放弃下面D那条链,在A区块后挖矿,这时的链就会是这样的:


即以最长链为主链,每个节点都选择最长链在后面继续增加区块。

4.什么是工作量证明PoW?

工作量证明,即PoW(Proof of Work),是区块链中的一种共识机制,现在的比特币(BTC)就使用的这种共识机制。

通俗来讲,就是计算随机数的过程。因为在一段时间内,算出随机数的难度是不变的,所以计算出这个随机数的工作量也是一定的。谁先算出这个随机数,就是证明自己已经完成了一定工作量的工作,证明自己已经有了记账的权利。

从定义过程可以看出,工作量证明的过程中,所有的人都在计算随机数,但是最终只有一个人的随机数是有用的,因此存在巨大的资源(比如电费)浪费。

5.什么是权益证明PoS?

为了解决PoW挖矿造成的资源浪费问题,产生了一种不用挖矿的方式,即权益证明,PoS(Proof of Stake)。

PoS通过计算你持有的总的百分比和持有币数的时间来决定记账权,两者相乘得到币龄值,大的拥有记账权。

比如:

你持有100个币,总共持有了300天,那么,此时你的币龄就为30000。发现你是最大的,这时候你增加一个区块,但是币龄清零。每被清空365币龄,你将会从区块中获得0.05个币的利润,这时你的收益就是:30000 / 365 * 0.05 = 4.11个币。

6.什么是权益委托证明DPoS?

DPoS是在PoS的基础上进行的优化,即每次由每一个持有币的人进行投票,由此产生若干节点,这些节点在一段时间内做新区块的创建、验证、签名和相互监督,这样就大幅度的减少了区块创建和确认所需要消耗的成本。

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