以太坊合并引发的思考:从PoS到本体VBFT,细数共识机制发展历程

以太坊合并的消息一直备受瞩目,尤其是近期正式确定合并时间以后,区块链行业对其讨论的热度不断攀升。尤其其合并带来的核心变化“PoW转PoS”,更是引发了行业研究者对共识机制利弊的探讨。

本篇文章,我们就来一并了解PoS共识机制,它的变形DPoS,以及本体区块链提出的VBFT共识机制。

PoW

我们都知道,区块链网络本质上是一个去中心化账本,那么自然就要有人来充当记账者(节点)。在最初的PoW共识机制中,人人都可以成为记账者(节点),但只有一个人能领到记账成功的奖励。

因此,在PoW中,大家需要通过“比赛”去争夺这个记账权——每一轮记账时,大家需要通过大量的计算,算出这一轮区块的哈希,第一个计算正确的人就可以将他的新账记录打包进这个区块中,并将哈希全网通报。而全网只要有51%的节点认可,那么就可以出块。

这个过程也被称之为“挖矿”。一开始,因为只要一台计算机就可以计算,所以人人可以成为节点,全网节点(算力)是分散的,起到了去中心化的作用。

但日复一日的,人们发现哈希值越来越难计算出,于是他们“卷”起来——改造自己的硬件,连接多台设备,到后来就出现了“矿场”。到这时,人们发现超级算力的存在,也开始担忧算力是否会过度集中。事实证明,PoW确实容易形成算力中心,引发中心化的问题。同时,因为计算需要机器不间断的运算,不仅造成市场上CPU的溢价,还导致电能消耗的不断攀升引发环保问题。

PoS

于是,人们开始寻找PoW的替代方案,PoS就在这时被提出。PoS是一种由系统权益代替算力决定区块记账权的共识机制。所谓权益,实际上就是指持有的Token。简单来说就是,谁手里的Token更多,谁更容易获得记账权、出块并获取奖励。

PoS的好处在于,它不需要“计算”,一方面可以解决能源消耗的问题,另一方面放弃计算,这样可以缩短出块的时间,提高整个网络的运行效率。同时,PoS依然是人人均可成为节点,为网络中的所有人提供了成为节点的可能。

然而,也正是因为权益的计算极度依赖Token,尽管也会设计权重来影响权益的大小,比如持有时间,然而Token数量严重制约了权力的平衡,很容易导致“富者恒富,穷者恒穷”的局面,依旧会有中心化的风险,这也是以太坊选择转为PoS时被人诟病的一点。

DPoS

尽管PoS的参与已经更为简单,但对于普通参与者来说,他们不能7*24小时开机参与共识,所以在PoS基础上,又提出了DPoS代理权益证明机制。这种共识机制类似于人大代表制度。网络中会有专职的记账者(节点),其他人只需要使用持有的Token为自己看好的节点投票,帮助这个节点成为记账人,随后共享记账的大部分收益。一般来说,采用DPoS的区块链会设置A个记账节点和B个备用节点,并根据投票的动态变化更新记账节点。

这种机制实质上是牺牲了部分去中心化的特质,将记账缩小至少数的记账节点之中以提高整个网络的运行速度。同时,既然是选举,那么就会有人为可操控的空间,节点数量的缩减更容易造成中心化。

VBFT

但是,区块链如果因为一味追求人人可参与导致网络不流畅也是失败。因此,不如结合PoS带来的网络运行优势,同时使用其它的机制来平衡网络的中心化程度。比如本体VBFT共识机制就采用了这种形式。

ont.io

首先从表现形式上看,本体用户可以通过OWallet创建一个本体节点,其他用户通过选择节点质押享受参与网络治理的收益。在此基础上,本体VBFT共识引入VRF,即基于VRF在共识网络中依次选择出一轮共识的备选区块提案节点集、区块验证节点集和区块确认节点集,然后由选出的节点集完成共识。也就是说,每轮记账的节点是由本体网络随机选出,不可复制也就带来了不可预测性,从而极大提高共识算法的抗攻击性,降低人为操控的空间。

基于此,不仅极大提高了本体网络的速率(>3,000 tps),减少网络消耗,也大大加强去中心化特征,保护网络安全。

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