工作量证明

简称:
PoW



共识算法解决的是区块链的信任问题,即通过特定的算法去证明某一节点拥有记账权,从而使得区块网络中的各个节点达成共识共识算法规定了挖矿的规则。



区块去中心化意味着区块网络中每个节点拥有相同的权力,同时区块网络中的信息都是公开透明的。想要确保每个节点主动地维护区块信息,保证上信息的安全和不可篡改,就需要一套机制来实现。共识算法通常采用竞争的方式筛选出区块记账人,避免了因为网络延迟等因素出现的各节点账本不一致的情况。



同时,获得记账权的节点可以将区块添加到上,并获得区块奖励以及区块内交易的手续费。在这种机制下,相比挖矿获益,对区块链进行攻击获益的方式成本较高,收益较小。因此每个节点都会为了实现利益的最大化,积极遵循这个共识机制,参与挖矿和维护整个区块链网络的正常运行,确保区块链上记录的信息真实有效。



当前主流的共识算法包括:PoW 工作量证明、PoS权益证明、DPoS 股份授权证明机制等。


Pow工作量证明:


是一种衡量计算机工作量的共识机制比特币使用的就是工作量证明机制。


工作量证明主要通过哈希计算找出合理数据的步骤来完成:将区块头数据带入哈希函数计算公式,不断调整区块头数据中的随机数,直到计算出满足特定标准的哈希值,工作量证明就会完成。简单来说就是多劳多得,谁的算力强,计算得就更快,获得记账权的概率就越高。



这种证明方式决定了其验证过程需要大量的数据计算,而其他节点却很容易验证计算结果是否正确,因此区块链系统无法被恶意节点所欺骗。但是这种证明方式需要消耗大量能源(电力及计算硬件损耗),很不环保。并且在理论上,如果集合了全网51%的算力即可对区块链网络进行有效攻击,因此许多基于比特币代码产生的、市值较小的山寨币很容易遭受攻击。


PoS权益证明:


PoS权益证明同样需要通过计算找出合理的哈希值来完成。但不同的是权益证明机制通过节点持有加密货币的时间和数量来判断节点的权益大小。根据权益大小不同,用户之间看到的计算目标值也不同。权益大的节点,获得目标值更加简单,更容易获得下一个区块的记账权。



这种方式不需要每个节点都进行大量的运算,节省了电力能源。同时全网51%的算力攻击在权益证明机制下是无效的,因为发起这种攻击反而会损害自身的利益。但是可能会出现币种持有数量大的节点权力过大,对区块链记账享有绝对支配权的情况,容易引发信任问题。


DPoS 股份授权证明


DPoS

股份授权证明通过由持币人投票选举出一定数量的代表来达成共识。每个持币人的投票所占的比重与他持有的币种数量有关,持有的越多,所占的比重越大。被选出的代表可拥有记账权,轮流进行记账;未能很好履行职责的代表还会被投票除名。这一任期结束后,新的代表会再次通过投票产生。



股份授权证明继承了权益证明的优点,同时比权益证明更高效。但其运行模式与政治制度中的代议制类似,有违背去中心化理念的嫌疑。



区块的交易逐渐增加,导致部分公有链网络变得愈加拥堵,在结算速度上已经失去了和传统金融结算方式相比的优势。在分布式系统中,区块成员往往因为各种因素无法达成一致共识,从而难以确保区块的安全运转。而共识算法的出现对当前的区块链共识达成起着至关重要的作用,在维护加密货币网络的完整性和安全性上也起到了关键作用。