POW/POS
在区块链系统中,共识算法是区块链保持数据安全、不可篡改、透明性等特色的关键技术。共识机制是区块链的灵魂,是区块链建立信任的基础。
一个区块链项目选择使用何种共识机制,决定了这个项目是否能建立起完善的激励机制,从而起到鼓励更多节点参与到项目中,进而增加系统的去中心化程度。
工作量证明机制(POW)
POW共识机制由算力决定记账权,按照持有的算力占总算力的百分比来决定获得该次记账权的概率。节点需要不断消耗算力工作,进行哈希计算,以找到期望的随机数。验证节点被称为“矿工”,随机数查找过程称为“挖矿”。“挖矿”有三个重要功能:发行新的货币、维护系统的支付功能、通过算力保障系统安全。
权益证明(POS)
POS共识机制由持币数以及持有的时间来决定记账权。持有币数及持有的时间占系统总量的百分比,决定获得该次记账权的概率。
混合证明机制
采用工作量证明机制POW发行新币,采用权益证明机制POS维护网络安全。较典型的就是以太坊采用POW+POS混合共识机制。
各共识机制优缺点对比
工作量证明POW共识机制
POW共识机制的优点:
算法简单,节点可自由进入,去中心化程度高;
破解系统需要掌握至少51%的算力,需投入极大的成本,安全性极高;
区块生产者的选择通过节点求解哈希函数实现,整个过程不需要人性的参与。
POW共识机制的缺点:
为了保证去中心化,区块的确认时间难以缩短;
扩展性弱,TPS低;
随着确认次数的增加,达成共识的可能性也呈指数级增长。
为了确保交易的安全,一笔交易要在6个新的区块产生后才能在全网得到确认,也就是一个交易的确认延迟时间大概是1小时。这无法满足现实世界中对交易实时性要求很高的应用场景。
另一方面POW共识算法带来了硬件设备及能源的大量浪费。随着比特币价值的增长,比特币算力竞赛经历了挖矿,GPU挖矿,FPGA挖矿发展到装满ASIC专用芯片矿机的巨大厂房挖矿的阶段。
到今天为止,比特币全网算力从创世区块的约7MH/S增至如今约49.63EH/S,比特币的算例已经增加了7万亿倍。
目前使用工作量证明机制POW的代表:比特币、比特币现金、比原链等。
权益证明POS共识机制
POS共识机制的优点:
不需要耗费能源和硬件设备;
缩短了区块的产生时间和确认时间,提高了系统效率。
POS共识机制的缺点:
实现规则复杂,参杂了很多人为因素,容易产生安全漏洞;
与POW共识机制一样,随着确认次数的增加,达成共识的可能性也呈指数级增长。
POS共识机制的致命弱点在于币龄依赖问题,攻击者在积累长时间币龄后,挖矿的难度大大降低,容易对系统发起双花攻击。
目前使用工作量证明机制POS的代表:未来币。