1、區塊鏈共識機制之POS和DPOS

工作量證明算法作為區塊鏈第一個也是目前經受住足夠實踐檢驗的一個共識機制，解決的是分布式系統交易信息一致性的問題，在一個去中心化的網絡中構建了彼此不信任節點的信任機制，也是比特幣成功應用的關鍵技術環節。

經過幾年的實際運轉，這一算法的弊端也顯露出來，比特幣網絡每秒完成600萬億次SHA256運算，消耗了大量的電力資源，而最終這些計算沒有任何實際或科學價值。這些運算存在的唯一目的是用來解決工作量證明問題，另外一個現實的威脅便是算力集中，工作量證明本質上是利用窮舉法找出符合規定條件的哈希值的過程，算力越強，獲得記賬權(即挖到礦)的可能性便越高，一開始是最早利用顯卡挖礦的人，后來是利用FPGA礦機的人，再后來是利用ASIC專用芯片挖礦的人，現在就是不斷制造出更好的ASIC的人，另外還有“礦工”節點聯合起來組成礦池，如Ghash，Ghash 2014年曾經發表聲明，將在今后確保不超過40%的全網算力，這類自律聲明是對比特幣去信任機制的莫大諷刺。

比特幣自誕生以來，人們便開始嘗試其他除了工作量證明算法之外的其他共識機制，如具有代表性的權益證明POS、委托權益證明DPOS、拜占庭容錯機制（BFT）及實用拜占庭容錯機制（PBFT）等，下面將主要介紹POS和DPOS，BFT和PBFT留待下一篇。

權益證明POS

POS是一類共識算法，或者說是一類共識算法的設計思想，而不是一個，最早采用POS的是Peercoin。Peercoin是2012年8月，一個化名Sunny King的極客推出的一類加密貨幣，采用工作量證明機制+權益證明機制，首次將權益證明機制引入了加密貨幣。Peercoin引入了“幣齡”的概念，每個幣每天產生1幣齡，比如你持有100個幣，總共持有了30天，那么，此時你的幣齡就為3000。當一個新的區塊產生時，其他想獲得記賬權的節點同比特幣也需要計算哈希值，得出滿足條件哈希值的難易與難度值有關，這個難度值這里與幣齡成反比，即你的幣齡越大，得出符合條件的哈希值的概率就越大，同時你的幣齡被清空，記賬后系統會給予你相應“利息”，你每被清空365幣齡，獲得利息為：3000 * 利率 / 365，Peercoin的利率為1%，即0.08個幣。

可以看出，在POS機制下，持有幣越多，越容易獲得記賬權，接近于贏家通吃的感覺，但持有的幣越多，越接近于一個誠實的節點，因為破壞整個網絡帶來的損失也越大。Peercoin的POS機制有一個漏洞，對于不持有幣的人而言，他們本來就沒什么收益，所以一些惡意攻擊對于他們則是無損失的，這就是Nothing-at-stake attack（無利益攻擊）。后續的比較成功的POS都引入了對付這種攻擊的機制。

以太坊系統的目標是在今年引入權益證明，即Casper。在權益證明共識機制之下，用戶將能夠在以太坊網絡擁有“幣權”。用戶如果誠實行事并確認了合法交易，將獲得與其股權成比的利息；如果惡意行事并試圖網絡中作弊，就會失去其權益。

委托權益證明DPOS

委托權益證明DPOS是POS的變種，運用DPOS的典型如比特股等，其基本原理在于全網投票選出101個節點代行記賬權限，這些代表節點的權限完全一致。代表節點輪流記賬，可以選擇創造區塊或不創造區塊。但他們無法改變交易的詳情，惡意或者遲到的代表節點的行為也會被公之于眾，那么網絡可能將他們簡單快速地投票驅逐出去。被驅逐出去的代表節點將會失去他們記賬權限，以及對應的收入。

DPOS作為是一種弱中心化的共識機制，保留了一些中心化系統的關鍵優勢，如交易速度等(每個塊的時間為10秒，一筆交易在得到6-10個確認后大概1分鐘，一個完整的101個塊的周期大概僅僅需要16分鐘)，但每個持幣者都有能力決定哪些節點可以被信任，并且事實上，代表節點會主動降低自己的收入來贏得更多投票，剩下的收入會作為股息，支付給所有的比特股持有人。DPOS有點類似于代議制民主及股份公司董事會制度，都是一種精英制度，但其身份受制于下面的民眾，在DPOS中，幣的持有者至少有權決定代表節點—或者說礦工的身份。

2、為什么filecoin的挖礦模式區別于比特幣以太坊的挖礦模式?

主要是共識機制不一樣，比特幣和以太坊挖礦都是采用PoW機制，需要耗費大量能源做哈希運算，對環境不友好，且沒有對實體經濟產生實質性的價值。
Filecoin采用PoSt機制，PoSt機制中的算力基于實實在在的有用的存儲服務，使用一段時間內一個礦工所擁有的數據量作為算力大小的證明。基于這一點，PoSt機制是區塊鏈共識機制的一次全新的具有未來意義的探索。
隨著5G的商用，越來越多的數據需要存儲，PoSt機制的出現和發展可為后續的商業生態提供前提條件。

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）。
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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、Filecoin的共識機制是什么?

復制證明（PoRep）+時空證明（PoSt）+預期共識（EC）

復制證明是PoS（Proof-of-Storage）的優化版，在PoRep下可以有效防范去中心化網絡中的三種常見攻擊，三者的共同點是攻擊礦工實際存儲的數據大小要比聲稱存儲的小，這樣就獲得了本不該獲得的系統獎勵。

時空證明全稱為Proof-of-Space-time，提出了證明鏈（Proof-chain）的數據結構，把一些挑戰和證明鏈接起來形成，在證明鏈的基礎上添加時間段，這樣就得到了一段時間內的礦工存儲數據的證明。時空證明方便驗證礦工在一段時間內確實存儲了特定數據，利用時間戳錨定這些證明鏈。

預期共識（Expected Consensus，EC），新的區塊創建權，通過每輪選舉，礦工獲得選舉的可能性跟礦工當前的有效存儲（算力）成正比，亦即把礦工在網絡中當前的存儲數據相對于整個網絡的存儲比例轉化為礦工投票權。

 Filecoin還引入了一種稱為時限性（Time Bounded）的協議，有效解決去中心化網絡中常見的三種攻擊。所以，Filecoin在共識機制上較之比特幣和以太坊，更為復雜。

5、NULS的POC共識與POS和DPOS共識機制有和區別?

POC：（Proof-Of-Credit）信用共識機制，由NULS團隊首創并運用，共識機制為：節點信用達標的情況下，鎖定一定保證金即可加入共識，共識節點重新排序后每輪輪流出塊，退出共識時保證金解鎖。NULS的POC分為委托共識和節點共識，委托共識抵押2000NULS，節點共識抵押20000NULS。節點建立者維護節點，收取委托共識的部分傭金，共同維護NULS主網節點健康運行。
POC共識機制綜合了POW/POS/DPOS的優勢特點，把區塊鏈中難以統一的去中心化、效率、一致性在不同方向上的特點做到了更好的協調。
 
1、去中心化：在POC共識機制的中，沒有節點數量的硬性限制，節點的數量是動態的，任何滿足條件的都可以加入節點，這里每一個出塊節點都類似POW中的礦池，通過持有權益的方式來加入這個礦池中共識。在POW中礦池根據算力來獲得記賬權益，在POC中，所有的礦池獲得記賬權的機會是隨機對等的，這使得POC共識機制的節點分布相對更去中心化。
 
 
2、效率：影響區塊鏈網絡效率的兩個關鍵因素是節點分布廣泛的程度和提供節點的硬件網絡資源。在協調這兩個參數中，POC共識機制引入了信用系數機制，直接會影響到節點的穩定，所以每一個節點以及參與到這個節點的委托人都會做出對網絡最有利的選擇，保證節點能高效穩定的提供服務，另外通過權益的方式來加入節點共識，使得節點的數量會在一定的區間內浮動，可以通過更改激勵參數來調節，參數一定的情況下市場會進行自動的調節。在這些節點中，融入了DPOS的隨機排序后出塊原則，保證了網絡的的安全和高效，可提供較高的TPS承載能力。
 
3、一致性：在POC共識機制中，全員皆可以參與共識，節點只能向參與者收取一定的手續費，所有的人參與共識的機會是均等的，獲得的激勵根據權益和節點信用系數來決定的。節點和所有的參與者都會為了提供穩定的節點服務達成共識。

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