(二)中本聪共识(shí)
比特币通过引(yǐn)入经(jīng)济激励改造了(le)共识投票的过程,将(jiāng)每次账本数据变化都安排一轮投票变为滚动(dòng)的无限期投票:任何人都可以生(shēng)成一个包含交易的区块(增(zēng)加(jiā)账本数据)并广播(bō),其他人如果(guǒ)同意该区块纳(nà)入账本,则将该区块的哈希作为自己构造(zào)的区块(kuài)数据的一部分,以(yǐ)对该区块进行“确认(rèn)”;对某个(gè)区块(kuài)的“确认”也包含了对该区块前序所(suǒ)有(yǒu)区块的(de)“确认”;以工作量大(dà)小决定投(tóu)票权重,投票附加的工作量大(dà)的区块胜出(chū)。这类共识机制的安全依赖于(yú)特别设计的经济激励,比如工作(zuò)量证明(PoW)或(huò)者(zhě)权益证明(PoS)等。
比特币的工作(zuò)量证明是寻找满(mǎn)足特(tè)定(dìng)难度(dù)值的区(qū)块头哈希,比(bǐ)特币之后(hòu)的虚拟货币项目为了避免出现专用ASIC矿机,开始设计(jì)抗(kàng)ASIC的PoW算法,其中一类的思路是通过串联不(bú)同的(de)哈(hā)希(xī)函数(shù)来增加(jiā)ASIC芯片(piàn)设(shè)计的难(nán)度,但(dàn)并不具备(bèi)抗ASIC的能力。
另一类思路则是设计内(nèi)存消耗(hào)型算(suàn)法,比如Ethereum基于Dagger-Hashimoto的(de)Ethash,Zcash基于广义(yì)生(shēng)日(rì)悖论问题的Equihash,æternity基于(yú)二分图环路检测的Cuckoo Cycle等。这类算法在计算时需要(yào)占(zhàn)用(yòng)大(dà)量内存,内存作为(wéi)成熟产品(pǐn)优化空间小,设(shè)计(jì)专用ASIC芯片的成本优势(shì)不大。
为了克服(fú)PoW资(zī)源消(xiāo)耗(hào)大,运行成本高的问题,PeerCoin最早提出(chū)并实现了权益证明(Proof of Stake,PoS)类的共识协议。PoS协议下(xià),节(jiē)点获(huò)得区块创建权(quán)的概率取决于该节点在系统中所占有的权益比例的大小。
PoS一(yī)般需要(yào)用户(hù)时(shí)刻在线,这对应用带(dài)来了(le)很大挑战。为了(le)解决这个问题,衍生出了(le)DPoS(Delegated Proof of Stake)共识,其核心思(sī)想是先从全网(wǎng)节点中选(xuǎn)出部分(fèn)节(jiē)点,保证这些节点的有效性(xìng),然后在该(gāi)子节点集合内(nèi)进行PoS共识。
PoS共识(shí)机制也引起了(le)学术界的极大兴(xìng)趣。康奈尔大学的Elaine Shi等(děng)在2017年提出(chū)了基(jī)于Sleepy Model的PoS共识,并对其进(jìn)行了形式化描述(shù)和安全性分析,证明(míng)了该共识系统在(zài)分(fèn)布式环境下有(yǒu)良好的(de)健壮性。爱丁堡大学(xué)的Aggelos Kiayias等(děng)在2017年也设计了一(yī)种(zhǒng)名(míng)为Ouroboros的PoS方案(àn),该成果发表在密码学顶级国际(jì)会议Crypto 2017上(shàng)。
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