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区块链采用拜占庭机制

发布时间: 2022-08-25 04:49:05

① 如何辩别真正的区块链数字货币

某个数字货币是否是一个有价值的币种,在目前基本属于“天使轮”阶段而言,判定标准有三个,一是团队,二是经济模型,三是行业需求。

团队的随机性太大,在此不进行讨论。本文首先对数字货币的经济模型进行一个详尽地分析,在随后的文章中,笔者会根据不同行业对部分数字货币进行剖析。

严格来讲,本文所涉及的经济模型,并不完全等同于经济学中所述概念。特指在数字货币中,货币的共识机制与激励机制。

一、共识机制

共识机制是区块链系统中各个节点达成一致的策略和方法,应根据系统类型及应用场景的不同灵活选取。

常用的共识机制主要有PoW、PoS、DPoS、PBFT(及其变种)等。另外,基于区块链技术的不同应用场景,以及各种共识机制的特性,本文按照以下维度来评价各种共识机制的技术水平:

a) 合规监管:是否支持超级权限节点对全网节点、数据进行监管;

b) 性能效率:交易达成共识被确认的效率;

c) 资源消耗:共识过程中耗费的CPU、网络输入输出、存储等计算机资源;

d) 容错性:防攻击、防欺诈的能力。

1 行业背景

寻找行业痛点:资产管理需要专业的团队与知识,然而现在大多数数字货币投资者并不具备;数字货币市场行情波动巨大,在行情下挫中,投资者无法对资产进行保值。

2 自身优势

在股票、期货市场深耕多年,有成熟、高素质资产管理团队;AI大数据团队技术实力强劲。

3 市场调研

进行市场调研之后,预估未来5年内,资产管理的市值约为10亿美元。

4 数字货币总量

在考虑预期资产管理市值、开发周期与难度后,考虑发行基于以太坊ERC20数字货币XT,数量20亿枚,永不增发。

5 分配方式

早期投资人持有10%,团队持有20%,商务运营10%,社区建设10%,投资者持有50%。

6 数字货币释放/回购机制

释放机制分为三类:

第一类:商务运营持币部分为全部解锁,用途限定为商务及运营活动;

第二类:社区建设部分的释放机制为,社区成员发布独家资讯、合作平台发布独家项目进展等行为,根据参与ID数,释放相应比例XT(发布者与参与者各获得50%),直至全部释放完成(释放完成之后,后续奖励来源于平台利润池);

第三类:投资者持主流数字货币,在平台中进行资产管理,根据兑换比例,释放一定数量的XT,早期投资人与团队持有部分同步,按比例解锁;

回购机制为:所得利润(以XT计)的50%返还给持币者;剩余进入平台利润池中,按月对利润池中的50%的XT进行销毁,直至XT总量为10亿枚;其余作为平台生态建设基金;

7 数字货币权益

利润分成:持有XT,是为平台用户,可以享受平台利润50%的分成;

平台治理:参与平台活动享受XT奖励、其他项目方的空投活动;

功能定制:可基于平台AI大数据,投资者可购买针对个人交易策略进行优化的服务

② cspr币是什么由谁发行的

Casper 网络是一个 PoS 公链,针对开发者快速入门、提升智能合约性能和企业集成进行了优化,支撑该网络的的共识机制是 Highway 协议,后者基于 Casper 原始的 CBC 规范 PoS 权益证明区块链架构发展而来。 作为一个 BFT 概念下安全活跃的共识模型,Highway 协议做了两项改进:使网络确定性(Finality)的阈值更高;实现典型 BFT 模型无法企及的灵活性(Flexibility)。
拓展资料:
1.CSPR 是 Casper 网络的原生通证。作为一条权益证明区块链,Casper 网络利用 CSPR 来奖励参与 PoS 共识机制的验证者,从而达到保护和维护网络的目的。 Casper 公链代币持有用户还可利用 CSPR 代币来为链上操作支付网络费用。
2.CasperLabs 有三个特点:CasperLab Highway,PoS 机制的智能合约平台,安全可行的 CBC Casper 实施方案,即以太坊 3.0 架构。
3.大多数 PoS 区块链均采用拜占庭容错(BFT)共识协议设计而成。BFT 协议是指区块链网络在一组分布式自治节点之间高效重复生成共识的能力。BFT共识模型假设一个网络中的不诚实节点不超过 1/3。在存在 2/3 诚实节点的假设下,BFT 区块链可以长期安全运行,并保持其交易历史的不变性和可验证性。
4.Casper 的 Highway 协议不仅是在 BFT 概念下安全活跃的共识模型,还做到了两项重要改进:第一,它让网络确定性(Finality)的阈值更高;第二,它能实现典型 BFT 模型无法企及的灵活性(Flexibility)。先进的 BFT 共识机制设计也让 Casper 成为PoS 公链中较有竞争性的智能合约平台。
5.Casper本身就具备天王级项目的潜质,虽然从时间节点上来看Casper主网上线时间以及生态的起步都晚于以太坊,不过从本质上来看Casper与以太坊是同根同源的。并且从生态的角度来讲,Casper与以太坊本身而言是相辅相成的。
6.我们都知道以太坊作为早期的公链,说他承载了行业的半壁江山并不为过,无论是生态的起步、繁荣度以及行业开发者、投资者的认可度都是能够印证的。但是以太坊在保证安全、去中心化的特性,牺牲了效率也就是自身的可扩展性。以太坊,因为自身的效率问题,很显然无法承承载当下的商业生态,也就难以成为企业级公链为传统世界服务。

③ 为什么去中心化了还能升级

什么是“去中心化”?

“去中心化”翻译自英语单词Decentralization,是由前缀de-、词干central、后缀-ization组成。其中,词干central意为“中心”,后缀-ization意为“……化”,而前缀de-则有离开、除去、取消、相反等含义。因此,将其翻译为去中心化是非常准确的。

那么,去中心化具体而言是什么含义呢?

以太坊创始人Vitalik Buterin于2017年2月发表的《The meaning of decentralization》一文中,详细阐述了去中心化的含义。他认为应该从三个角度来区分计算机软件的中心化和去中心化:架构、治理和逻辑。

架构中心化是指系统能容忍多少节点的崩溃而可以继续运行;治理中心化是指需要多少的个人和组织能最终控制这个系统;逻辑中心化是指系统呈现的接口和数据是否像是一个单一的整体。

区块链是全网统一的账本,因此从逻辑上看是中心化的,这一点无可置疑。从架构上看,区块链是基于对等网络的,因此是架构去中心化的。从治理上看,区块链通过共识算法使得少数人很难控制整个系统,因此是治理去中心化的。架构和治理上的去中心化为区块链带来三个好处:容错性、抗攻击力和防合谋。

区块链与传统分布式系统的5点区别

作为一种全新种类的分布式系统,区块链往往被错误地当作是一个分布式的数据库或日志系统,实际上区块链与传统的分布式系统之间有着本质的区别——去中心化。现在我们来审视一下区块链与传统分布式系统的主要区别:

(1)一致性算法:区块链需要解决的是拜占庭将军问题,即网络中存在一个或多个欺诈节点,可能会故意违反协议或传输错误的数据,因此区块链往往采用拜占庭容错的一致性算法(通常称为共识算法),如BFT、PoW、PoS等;而传统分布式系统只需考虑节点失效和通讯错误的情况,往往采用paxos、raft之类的一致性算法,这类算法不能对抗欺诈节点。

(2)中央控制方:在区块链网络中是不存在中央控制方的,没有一个节点可以控制或协调账本数据的生成,各节点通过共识算法进行协调,生成一致的账本。而传统发布式系统则往往是由一个机构进行控制,统一调度各节点参与运算。

(3)规则制定:区块链的规则就是共识协议,又称共识机制,共识算法是其中的一部分。共识机制一般是由一个人或一个团队设计制定,并开发出相应的程序,提供给社区使用。这一点似乎与传统的分布式系统一样,但区块链的共识机制的改变、升级是需要社区对此有一致的共识,如果不能达成共识,则任何人都可以实施硬分叉,另建一个社区、一条链。这就是共识机制的去中心化过程。

④ 区块链共识机制之POS和DPOS

工作量证明算法作为区块链第一个也是目前经受住足够实践检验的一个共识机制,解决的是分布式系统交易信息一致性的问题,在一个去中心化的网络中构建了彼此不信任节点的信任机制,也是比特币成功应用的关键技术环节。

经过几年的实际运转,这一算法的弊端也显露出来,比特币网络每秒完成600万亿次SHA256运算,消耗了大量的电力资源,而最终这些计算没有任何实际或科学价值。这些运算存在的唯一目的是用来解决工作量证明问题,另外一个现实的威胁便是算力集中,工作量证明本质上是利用穷举法找出符合规定条件的哈希值的过程,算力越强,获得记账权(即挖到矿)的可能性便越高,一开始是最早利用显卡挖矿的人,后来是利用FPGA矿机的人,再后来是利用ASIC专用芯片挖矿的人,现在就是不断制造出更好的ASIC的人,另外还有“矿工”节点联合起来组成矿池,如Ghash,Ghash 2014年曾经发表声明,将在今后确保不超过40%的全网算力,这类自律声明是对比特币去信任机制的莫大讽刺。

比特币自诞生以来,人们便开始尝试其他除了工作量证明算法之外的其他共识机制,如具有代表性的权益证明POS、委托权益证明DPOS、拜占庭容错机制(BFT)及实用拜占庭容错机制(PBFT)等,下面将主要介绍POS和DPOS,BFT和PBFT留待下一篇。

权益证明POS

POS是一类共识算法,或者说是一类共识算法的设计思想,而不是一个,最早采用POS的是Peercoin。Peercoin是2012年8月,一个化名Sunny King的极客推出的一类加密货币,采用工作量证明机制+权益证明机制,首次将权益证明机制引入了加密货币。Peercoin引入了“币龄”的概念,每个币每天产生1币龄,比如你持有100个币,总共持有了30天,那么,此时你的币龄就为3000。当一个新的区块产生时,其他想获得记账权的节点同比特币也需要计算哈希值,得出满足条件哈希值的难易与难度值有关,这个难度值这里与币龄成反比,即你的币龄越大,得出符合条件的哈希值的概率就越大,同时你的币龄被清空,记账后系统会给予你相应“利息”,你每被清空365币龄,获得利息为:3000 * 利率 / 365,Peercoin的利率为1%,即0.08个币。

可以看出,在POS机制下,持有币越多,越容易获得记账权,接近于赢家通吃的感觉,但持有的币越多,越接近于一个诚实的节点,因为破坏整个网络带来的损失也越大。Peercoin的POS机制有一个漏洞,对于不持有币的人而言,他们本来就没什么收益,所以一些恶意攻击对于他们则是无损失的,这就是Nothing-at-stake attack(无利益攻击)。后续的比较成功的POS都引入了对付这种攻击的机制。

以太坊系统的目标是在今年引入权益证明,即Casper。在权益证明共识机制之下,用户将能够在以太坊网络拥有“币权”。用户如果诚实行事并确认了合法交易,将获得与其股权成比的利息;如果恶意行事并试图网络中作弊,就会失去其权益。

委托权益证明DPOS

委托权益证明DPOS是POS的变种,运用DPOS的典型如比特股等,其基本原理在于全网投票选出101个节点代行记账权限,这些代表节点的权限完全一致。代表节点轮流记账,可以选择创造区块或不创造区块。但他们无法改变交易的详情,恶意或者迟到的代表节点的行为也会被公之于众,那么网络可能将他们简单快速地投票驱逐出去。被驱逐出去的代表节点将会失去他们记账权限,以及对应的收入。

DPOS作为是一种弱中心化的共识机制,保留了一些中心化系统的关键优势,如交易速度等(每个块的时间为10秒,一笔交易在得到6-10个确认后大概1分钟,一个完整的101个块的周期大概仅仅需要16分钟),但每个持币者都有能力决定哪些节点可以被信任,并且事实上,代表节点会主动降低自己的收入来赢得更多投票,剩下的收入会作为股息,支付给所有的比特股持有人。DPOS有点类似于代议制民主及股份公司董事会制度,都是一种精英制度,但其身份受制于下面的民众,在DPOS中,币的持有者至少有权决定代表节点—或者说矿工的身份。

⑤ 区块链的核心技术是什么

简单来说,区块链是一个提供了拜占庭容错、并保证了最终一致性的分布式数据库;从数据结构上看,它是基于时间序列的链式数据块结构;从节点拓扑上看,它所有的节点互为冗余备份;从操作上看,它提供了基于密码学的公私钥管理体系来管理账户。
或许以上概念过于抽象,我来举个例子,你就好理解了。
你可以想象有 100 台计算机分布在世界各地,这 100 台机器之间的网络是广域网,并且,这 100 台机器的拥有者互相不信任。
那么,我们采用什么样的算法(共识机制)才能够为它提供一个可信任的环境,并且使得:
节点之间的数据交换过程不可篡改,并且已生成的历史记录不可被篡改;
每个节点的数据会同步到最新数据,并且会验证最新数据的有效性;
基于少数服从多数的原则,整体节点维护的数据可以客观反映交换历史。
区块链就是为了解决上述问题而产生的技术方案。
二、区块链的核心技术组成
无论是公链还是联盟链,至少需要四个模块组成:P2P 网络协议、分布式一致性算法(共识机制)、加密签名算法、账户与存储模型。
1、P2P 网络协议
P2P 网络协议是所有区块链的最底层模块,负责交易数据的网络传输和广播、节点发现和维护。
通常我们所用的都是比特币 P2P 网络协议模块,它遵循一定的交互原则。比如:初次连接到其他节点会被要求按照握手协议来确认状态,在握手之后开始请求 Peer 节点的地址数据以及区块数据。
这套 P2P 交互协议也具有自己的指令集合,指令体现在在消息头(Message Header) 的 命令(command)域中,这些命令为上层提供了节点发现、节点获取、区块头获取、区块获取等功能,这些功能都是非常底层、非常基础的功能。如果你想要深入了解,可以参考比特币开发者指南中的 Peer Discovery 的章节。
2、分布式一致性算法
在经典分布式计算领域,我们有 Raft 和 Paxos 算法家族代表的非拜占庭容错算法,以及具有拜占庭容错特性的 PBFT 共识算法。
如果从技术演化的角度来看,我们可以得出一个图,其中,区块链技术把原来的分布式算法进行了经济学上的拓展。
在图中我们可以看到,计算机应用在最开始多为单点应用,高可用方便采用的是冷灾备,后来发展到异地多活,这些异地多活可能采用的是负载均衡和路由技术,随着分布式系统技术的发展,我们过渡到了 Paxos 和 Raft 为主的分布式系统。
而在区块链领域,多采用 PoW 工作量证明算法、PoS 权益证明算法,以及 DPoS 代理权益证明算法,以上三种是业界主流的共识算法,这些算法与经典分布式一致性算法不同的是,它们融入了经济学博弈的概念,下面我分别简单介绍这三种共识算法。
PoW: 通常是指在给定的约束下,求解一个特定难度的数学问题,谁解的速度快,谁就能获得记账权(出块)权利。这个求解过程往往会转换成计算问题,所以在比拼速度的情况下,也就变成了谁的计算方法更优,以及谁的设备性能更好。
PoS: 这是一种股权证明机制,它的基本概念是你产生区块的难度应该与你在网络里所占的股权(所有权占比)成比例,它实现的核心思路是:使用你所锁定代币的币龄(CoinAge)以及一个小的工作量证明,去计算一个目标值,当满足目标值时,你将可能获取记账权。
DPoS: 简单来理解就是将 PoS 共识算法中的记账者转换为指定节点数组成的小圈子,而不是所有人都可以参与记账。这个圈子可能是 21 个节点,也有可能是 101 个节点,这一点取决于设计,只有这个圈子中的节点才能获得记账权。这将会极大地提高系统的吞吐量,因为更少的节点也就意味着网络和节点的可控。
3、加密签名算法
在区块链领域,应用得最多的是哈希算法。哈希算法具有抗碰撞性、原像不可逆、难题友好性等特征。
其中,难题友好性正是众多 PoW 币种赖以存在的基础,在比特币中,SHA256 算法被用作工作量证明的计算方法,也就是我们所说的挖矿算法。
而在莱特币身上,我们也会看到 Scrypt 算法,该算法与 SHA256 不同的是,需要大内存支持。而在其他一些币种身上,我们也能看到基于 SHA3 算法的挖矿算法。以太坊使用了 Dagger-Hashimoto 算法的改良版本,并命名为 Ethash,这是一个 IO 难解性的算法。
当然,除了挖矿算法,我们还会使用到 RIPEMD160 算法,主要用于生成地址,众多的比特币衍生代码中,绝大部分都采用了比特币的地址设计。
除了地址,我们还会使用到最核心的,也是区块链 Token 系统的基石:公私钥密码算法。
在比特币大类的代码中,基本上使用的都是 ECDSA。ECDSA 是 ECC 与 DSA 的结合,整个签名过程与 DSA 类似,所不一样的是签名中采取的算法为 ECC(椭圆曲线函数)。
从技术上看,我们先从生成私钥开始,其次从私钥生成公钥,最后从公钥生成地址,以上每一步都是不可逆过程,也就是说无法从地址推导出公钥,从公钥推导到私钥。
4、账户与交易模型
从一开始的定义我们知道,仅从技术角度可以认为区块链是一种分布式数据库,那么,多数区块链到底使用了什么类型的数据库呢?
我在设计元界区块链时,参考了多种数据库,有 NoSQL 的 BerkelyDB、LevelDB,也有一些币种采用基于 SQL 的 SQLite。这些作为底层的存储设施,多以轻量级嵌入式数据库为主,由于并不涉及区块链的账本特性,这些存储技术与其他场合下的使用并没有什么不同。
区块链的账本特性,通常分为 UTXO 结构以及基于 Accout-Balance 结构的账本结构,我们也称为账本模型。UTXO 是“unspent transaction input/output”的缩写,翻译过来就是指“未花费的交易输入输出”。
这个区块链中 Token 转移的一种记账模式,每次转移均以输入输出的形式出现;而在 Balance 结构中,是没有这个模式的。

⑥ 1分钟带你快速了解区块链的技术模型架构

区块链技术性并并不是一项单一的技术性,只是多种多样技术性融合自主创新的结果,其实质是一个弱管理中心的、自信赖的最底层构架技术性。
区块链技术性实体模型由上而下包含数据信息层、传输层的共识层、鼓励层、合同层和网络层。每一层具有一项关键作用,不一样等级中间互相配合,一同搭建一个去管理中心的使用价值传送管理体系。

数据信息层的特性是不能伪造、全备份数据、彻底公平(数据信息、管理权限、编码),而其算法设计是区块链,包含区块链头和区块材。区块链头由三组区块链数据库,一组数据库是父区块链哈希值,用以该区域块与区块链中的前一区块链相互连接;二组数据库是Merkle根,一种用于合理地小结区块链中全部买卖的算法设计;三组数据库是难度系数总体目标、时间格式和Nonce与生产制造区块链有关。

传输层封装了P2P网络体制、散播和认证体制等技术性。在传输层中,新的买卖向各大网站开展广播节目,每一个连接点都将接到的交易信息列入一个区块链中,且每一个连接点都试着在自身的区块链中寻找一个具备充足难度系数的劳动量证实,当一个连接点找到一个劳动量证实(得到装包区块链的资质),它就向各大网站开展广播节目(新装包的区块链),当且仅当包括在该区域块中的全部买卖全是合理的且以前未存有过的,别的连接点才认可该区域块的实效性,而表明认可接纳的方式 ,则是在追随该区域块的结尾,生产制造新的区块链以增加该传动链条,而将被接纳区块链的任意散列值视作在于新区块链的任意散列值。

的共识层封装了节点的各种共识机制优化算法,它是区块链的关键技术,由于这决策了区块链的造成,而记帐决策方法可能危害全部系统软件的安全系数和稳定性。现阶段早已发生了十余种共识机制优化算法,在其中较为知名的有劳动量证实体制(POW)、好用拜占庭容错机制优化算法(PBFT)、利益证实体制(POS)、股权授权证明体制。

鼓励层包含发售体制和激励制度。简易而言,激励制度是根据经济发展均衡的方式,激励连接点参加到维护保养区块链系统优化运作中,避免 对总帐簿开展伪造,使长期性保持区块链互联网运作的驱动力。

合同层具备可编程控制器的特点,关键包含智能合约、共识算法、脚本制作、编码,是区块链可编程控制器特点的基本。将编码置入区块链或动态口令中,完成能够 自定的智能合约,并在做到某一明确的约束的状况下,不用经过第三方就可以全自动实行,是区块链去信赖的基本。
网络层封装了区块链的各种各样应用领域和实例,跟电脑的应用软件、电脑浏览器上的门户网等很类似,将区块链关键技术布署在如以太币、EOS上并在实际中落地式。

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⑦ 区块链技术的六大核心算法

区块链技术的六大核心算法
区块链核心算法一:拜占庭协定
拜占庭的故事大概是这么说的:拜占庭帝国拥有巨大的财富,周围10个邻邦垂诞已久,但拜占庭高墙耸立,固若金汤,没有一个单独的邻邦能够成功入侵。任何单个邻邦入侵的都会失败,同时也有可能自身被其他9个邻邦入侵。拜占庭帝国防御能力如此之强,至少要有十个邻邦中的一半以上同时进攻,才有可能攻破。然而,如果其中的一个或者几个邻邦本身答应好一起进攻,但实际过程出现背叛,那么入侵者可能都会被歼灭。于是每一方都小心行事,不敢轻易相信邻国。这就是拜占庭将军问题。
在这个分布式网络里:每个将军都有一份实时与其他将军同步的消息账本。账本里有每个将军的签名都是可以验证身份的。如果有哪些消息不一致,可以知道消息不一致的是哪些将军。尽管有消息不一致的,只要超过半数同意进攻,少数服从多数,共识达成。
由此,在一个分布式的系统中,尽管有坏人,坏人可以做任意事情(不受protocol限制),比如不响应、发送错误信息、对不同节点发送不同决定、不同错误节点联合起来干坏事等等。但是,只要大多数人是好人,就完全有可能去中心化地实现共识
区块链核心算法二:非对称加密技术
在上述拜占庭协定中,如果10个将军中的几个同时发起消息,势必会造成系统的混乱,造成各说各的攻击时间方案,行动难以一致。谁都可以发起进攻的信息,但由谁来发出呢?其实这只要加入一个成本就可以了,即:一段时间内只有一个节点可以传播信息。当某个节点发出统一进攻的消息后,各个节点收到发起者的消息必须签名盖章,确认各自的身份。
在如今看来,非对称加密技术完全可以解决这个签名问题。非对称加密算法的加密和解密使用不同的两个密钥.这两个密钥就是我们经常听到的”公钥”和”私钥”。公钥和私钥一般成对出现, 如果消息使用公钥加密,那么需要该公钥对应的私钥才能解密; 同样,如果消息使用私钥加密,那么需要该私钥对应的公钥才能解密。
区块链核心算法三:容错问题
我们假设在此网络中,消息可能会丢失、损坏、延迟、重复发送,并且接受的顺序与发送的顺序不一致。此外,节点的行为可以是任意的:可以随时加入、退出网络,可以丢弃消息、伪造消息、停止工作等,还可能发生各种人为或非人为的故障。我们的算法对由共识节点组成的共识系统,提供的容错能力,这种容错能力同时包含安全性和可用性,并适用于任何网络环境。
区块链核心算法四:Paxos 算法(一致性算法)
Paxos算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个值(决议)达成一致。一个典型的场景是,在一个分布式数据库系统中,如果各节点的初始状态一致,每个节点都执行相同的操作序列,那么他们最后能得到一个一致的状态。为保证每个节点执行相同的命令序列,需要在每一条指令上执行一个“一致性算法”以保证每个节点看到的指令一致。一个通用的一致性算法可以应用在许多场景中,是分布式计算中的重要问题。节点通信存在两种模型:共享内存和消息传递。Paxos算法就是一种基于消息传递模型的一致性算法。
区块链核心算法五:共识机制
区块链共识算法主要是工作量证明和权益证明。拿比特币来说,其实从技术角度来看可以把PoW看做重复使用的Hashcash,生成工作量证明在概率上来说是一个随机的过程。开采新的机密货币,生成区块时,必须得到所有参与者的同意,那矿工必须得到区块中所有数据的PoW工作证明。与此同时矿工还要时时观察调整这项工作的难度,因为对网络要求是平均每10分钟生成一个区块。
区块链核心算法六:分布式存储
分布式存储是一种数据存储技术,通过网络使用每台机器上的磁盘空间,并将这些分散的存储资源构成一个虚拟的存储设备,数据分散的存储在网络中的各个角落。所以,分布式存储技术并不是每台电脑都存放完整的数据,而是把数据切割后存放在不同的电脑里。就像存放100个鸡蛋,不是放在同一个篮子里,而是分开放在不同的地方,加起来的总和是100个。

⑧ 区块链几大共识机制及优缺点

首先,没有一种共识机制是完美无缺的,各共识机制都有其优缺点,有些共识机制是为解决一些特定的问题而生。
1.pow( Proof of Work)工作量证明
一句话介绍:干的越多,收的越多。
依赖机器进行数学运算来获取记账权,资源消耗相比其他共识机制高、可监管性弱,同时每次达成共识需要全网共同参与运算,性能效率比较低,容错性方面允许全网50%节点出错。
优点:
1)算法简单,容易实现;
2)节点间无需交换额外的信息即可达成共识;
3)破坏系统需要投入极大的成本;
缺点:
1)浪费能源;
2)区块的确认时间难以缩短;
3)新的区块链必须找到一种不同的散列算法,否则就会面临比特币的算力攻击;
4)容易产生分叉,需要等待多个确认;
5)永远没有最终性,需要检查点机制来弥补最终性;
2.POS Proof of Stake,权益证明
一句话介绍:持有越多,获得越多。
主要思想是节点记账权的获得难度与节点持有的权益成反比,相对于PoW,一定程度减少了数学运算带来的资源消耗,性能也得到了相应的提升,但依然是基于哈希运算竞争获取记账权的方式,可监管性弱。该共识机制容错性和PoW相同。它是Pow的一种升级共识机制,根据每个节点所占代币的比例和时间,等比例的降低挖矿难度,从而加快找随机数的速度
优点:在一定程度上缩短了共识达成的时间;不再需要大量消耗能源挖矿。
缺点:还是需要挖矿,本质上没有解决商业应用的痛点;所有的确认都只是一个概率上的表达,而不是一个确定性的事情,理论上有可能存在其他攻击影响。例如,以太坊的DAO攻击事件造成以太坊硬分叉,而ETC由此事件出现,事实上证明了此次硬分叉的失败。
DPOS与POS原理相同,只是选了一些“人大代表”。
BitShares社区首先提出了DPoS机制。
与PoS的主要区别在于节点选举若干代理人,由代理人验证和记账。其合规监管、性能、资源消耗和容错性与PoS相似。类似于董事会投票,持币者投出一定数量的节点,代理他们进行验证和记账。
DPoS的工作原理为:
去中心化表示每个股东按其持股比例拥有影响力,51%股东投票的结果将是不可逆且有约束力的。其挑战是通过及时而高效的方法达到51%批准。为达到这个目标,每个股东可以将其投票权授予一名代表。获票数最多的前100位代表按既定时间表轮流产生区块。每名代表分配到一个时间段来生产区块。所有的代表将收到等同于一个平均水平的区块所含交易费的10%作为报酬。如果一个平均水平的区块含有100股作为交易费,一名代表将获得1股作为报酬。
网络延迟有可能使某些代表没能及时广播他们的区块,而这将导致区块链分叉。然而,这不太可能发生,因为制造区块的代表可以与制造前后区块的代表建立直接连接。建立这种与你之后的代表(也许也包括其后的那名代表)的直接连接是为了确保你能得到报酬。
该模式可以每30秒产生一个新区块,并且在正常的网络条件下区块链分叉的可能性极其小,即使发生也可以在几分钟内得到解决。
成为代表:
成为一名代表,你必须在网络上注册你的公钥,然后分配到一个32位的特有标识符。然后该标识符会被每笔交易数据的“头部”引用。
授权选票:
每个钱包有一个参数设置窗口,在该窗口里用户可以选择一个或更多的代表,并将其分级。一经设定,用户所做的每笔交易将把选票从“输入代表”转移至“输出代表”。一般情况下,用户不会创建特别以投票为目的的交易,因为那将耗费他们一笔交易费。但在紧急情况下,某些用户可能觉得通过支付费用这一更积极的方式来改变他们的投票是值得的。
保持代表诚实:
每个钱包将显示一个状态指示器,让用户知道他们的代表表现如何。如果他们错过了太多的区块,那么系统将会推荐用户去换一个新的代表。如果任何代表被发现签发了一个无效的区块,那么所有标准钱包将在每个钱包进行更多交易前要求选出一个新代表。
抵抗攻击:
在抵抗攻击上,因为前100名代表所获得的权力权是相同的,每名代表都有一份相等的投票权。因此,无法通过获得超过1%的选票而将权力集中到一个单一代表上。因为只有100名代表,可以想象一个攻击者对每名轮到生产区块的代表依次进行拒绝服务攻击。幸运的是,由于事实上每名代表的标识是其公钥而非IP地址,这种特定攻击的威胁很容易被减轻。这将使确定DDOS攻击目标更为困难。而代表之间的潜在直接连接,将使妨碍他们生产区块变得更为困难。
优点:大幅缩小参与验证和记账节点的数量,可以达到秒级的共识验证。
缺点:整个共识机制还是依赖于代币,很多商业应用是不需要代币存在的。
3.PBFT :Practical Byzantine Fault Tolerance,实用拜占庭容错
介绍:在保证活性和安全性(liveness & safety)的前提下提供了(n-1)/3的容错性。
在分布式计算上,不同的计算机透过讯息交换,尝试达成共识;但有时候,系统上协调计算机(Coordinator / Commander)或成员计算机 (Member /Lieutanent)可能因系统错误并交换错的讯息,导致影响最终的系统一致性。
拜占庭将军问题就根据错误计算机的数量,寻找可能的解决办法,这无法找到一个绝对的答案,但只可以用来验证一个机制的有效程度。
而拜占庭问题的可能解决方法为:
在 N ≥ 3F + 1 的情况下一致性是可能解决。其中,N为计算机总数,F为有问题计算机总数。信息在计算机间互相交换后,各计算机列出所有得到的信息,以大多数的结果作为解决办法。
1)系统运转可以脱离币的存在,pbft算法共识各节点由业务的参与方或者监管方组成,安全性与稳定性由业务相关方保证。
2)共识的时延大约在2~5秒钟,基本达到商用实时处理的要求。
3)共识效率高,可满足高频交易量的需求。
缺点:
1)当有1/3或以上记账人停止工作后,系统将无法提供服务;
2)当有1/3或以上记账人联合作恶,且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时,恶意记账人可以使系统出现分叉,但是会留下密码学证据
下面说两个国产的吧~
4.dBFT: delegated BFT 授权拜占庭容错算法
介绍:小蚁采用的dBFT机制,是由权益来选出记账人,然后记账人之间通过拜占庭容错算法来达成共识。
此算法在PBFT基础上进行了以下改进:
将C/S架构的请求响应模式,改进为适合P2P网络的对等节点模式;
将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的动态共识参与节点;
为共识参与节点的产生设计了一套基于持有权益比例的投票机制,通过投票决定共识参与节点(记账节点);
在区块链中引入数字证书,解决了投票中对记账节点真实身份的认证问题。
优点:
1)专业化的记账人;
2)可以容忍任何类型的错误;
3)记账由多人协同完成,每一个区块都有最终性,不会分叉;
4)算法的可靠性有严格的数学证明;
缺点:
1)当有1/3或以上记账人停止工作后,系统将无法提供服务;
2)当有1/3或以上记账人联合作恶,且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时,恶意记账人可以使系统出现分叉,但是会留下密码学证据;
以上总结来说,dBFT机制最核心的一点,就是最大限度地确保系统的最终性,使区块链能够适用于真正的金融应用场景。
5.POOL验证池
基于传统的分布式一致性技术,加上数据验证机制。
优点:不需要代币也可以工作,在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础上,实现秒级共识验证。
缺点:去中心化程度不如bictoin;更适合多方参与的多中心商业模式。

⑨ 什么是区块链的“去中心化”


2009年,中本聪创立比特币,在此基础上,区块链的概念诞生了。


Gartner管理咨询公司认为区块链有五大要素:分布式、加密、不可篡改、通证化、去中心化 。“去中心化”是其中最重要的概念。

为什么“去中心化”对区块链如此重要呢?这要从比特币的创世之前说起。


01,溯源


1993年,埃里克·休斯(Eric Hughes)和其他几个人创建了“密码朋克邮件名单”的加密电子邮件系统,简称“密码朋克”,以对抗受到政府监控的互联网电子邮件。埃里克·休斯在《密码朋克宣言》里阐述了密码朋克的使命与目标:

“密码朋克致力于建立匿名系统……电子时代,隐私是开放的 社会 不可或缺的……我们不能期望政府、企业或其他大型的匿名组织保障我们的隐私……如果期望拥有隐私,那么我们必须亲自捍卫之。我们使用密码学、匿名邮件转发系统、数字签名,以及电子货币保障我们的隐私。”


可见,密码朋克是为了对保护隐私,对抗政府、企业或其它大型机构的审查。这些大型机构的共同特点是:高度中心化。


中本聪在比特币的创世白皮书中说:

本文提出了一种完全通过点对点技术实现的电子现金系统。它使得在线支付能够直接由一方发起并支付给另外一方,中间不需要通过任何的金融机构。

传统货币最根本的问题在于信任。中央银行必须让人信任它不会让货币贬值,但 历史 上这种可信度从来都不存在。银行必须让人信任它能管理好钱财,并让这些财富以电子货币形式流通,但银行却用货币制造信贷泡沫,使私人财富缩水。


传统金融机构、中央银行都是中心化机构。在中本聪看来,这些中心化机构的存在,是私人财富无法得到保证的原因。也就是说,只有去中心化,才能更好地保护私有权益。


保护私有权益是区块链的使命,“去中心化”则是最重要的手段。 对于那些把中本聪视为“比特神教”教主,把比特币白皮书视为圣经的区块链原教旨主义者来说,“去中心化”更是不可动摇的核心理念。


02,定义


Gartner管理咨询公司对“去中心化”的定义是:维护网络信息和网络运行规则的是分布式网络中的多台计算机,或者称为多个节点。在具体的实践中,去中心化意味着不存在单个实体控制所有计算机和信息,或单个实体制定规则。每个节点维护相同的加密副本,并保存网络中的记录。由所有完整节点运行的共识机制负责交易的验证和审批。这种去中心化的、共识驱动的系统架构意味着,由中央权威机构进行组织治理已不再是必需的,同时还可以防止欺诈和恶意交易。


03,分类


从Gartner管理咨询公司的定义来看,“去中心化”至少有两类含义。


一是,物理的去中心化。区块链系统由分布式的计算机网络组成,有多个节点,没有任何节点对全网具有绝对的控制力。少量节点故障或作恶并不影响全网的安全运行。这是区块链网络的去中心化。


二是,治理的去中心化。网络内的不同节点由不同利益主体控制,靠共识机制协调运营,而不需要中央权威机构。这是区块链政治的去中心化。


其实,去中心化除了指降低中央权威机构的影响外还有另一种含义:去中介化。中介机构也是一种中心化机构,中介机构的主要特征是信息中心化。在区块链的世界中,除了需要隐私保护的信息外都是透明的,信息撮合的角色由代码执行,中介机构不再必要。所以随着区块链的普及,中介机构的生存空间越来越小。 去中心化也意味着去中介化。


事实上,区块链也不是任何方面都去中心化,它的代码逻辑就是中心化的。区块链的底层代码是固定的,虽然开源,但不可篡改。这是区块链逻辑的中心化。


04,共识


常见的用于去中心化治理的共识机制有POW、POS、DPOS。

POW:工作量证明机制,如:比特币(BTC);

POS:权益证明机制,如:以太坊(ETH);

DPOS:授权权益证明机制,如:柚子币(EOS)。


区块链大佬长铗在2014年提出了区块链的不可能三角理论,被广泛使用。该理论提出,任何一条区块链不可能同时满足安全、性能和去中心化三方面的要求。上述三种共识机制在解决区块链不可能三角问题上也各有特点。POW的安全性最好,但算力上有中心化倾向,性能则很差。POS在三方面基本处于折衷状态。DPOS的性能最好,安全性一般,去中心化最差。

上述三种共识机制都是用在公链上,公链的节点是开放的,节点无需得到授权,可自由决定加入和退出。去中心化是这种自由的基本保证。与公链对应的是联盟链。联盟链的节点必须得到中心化权力机构的授权才能加入,联盟链适合应用于行业或大企业内部。所以,联盟链的去中心程度较低。


联盟链因为有中心化权力机构存在,在性能上能够处理得更好。联盟链一般采用拜占庭容错共识机制,即BFT-POS机制。该机制又可分为实用拜占庭容错机制(PBFT)和代理拜占庭容错机制(DBFT)。这两种共识机制各有特点,前者适用于节点数量众多的联盟链,后者则为节点数量较少的联盟链采用。


05,治理


大部分人并不关心网络的去中心化,那是计算机专业人士的工作。治理的去中心化则跟每个人息息相关。


区块链世界有个专有名词“DAO”,指分布式自治组织,其管理模式就是去中心化治理。


中心化和去中心化不能说哪个更好,只能说各有特点 。一般来说中,中心化治理效率高,去中心化治理更加公平。


关于“去中心化”的治理有三种态度。


第一种态度认为,公平优先。区块链项目必需是彻底的去中心化(特别是公链项目),任何中心化的企图都是对自由的剥夺。毕竟比特币就是为自由和隐私而生的。希望区块链能构建一个更加自由的乌托邦。坚持这种理想的人是区块链原教旨主义者。


第二种态度认为,效率优先。传统的公司治理把绩效作为核心目标,绩效包括效率和效果。公平则放在次要位置。我国在改革开放初期提出的口号也是“效率优先,兼顾公平”,现在则把公平提到了跟效率同等重要的地位,这是国家治理的进步。对企业来说,如果认为企业是股东的(法律上就是这么认为),绩效就还是比公平重要。而去中心化治理似乎效率不高。我把这类人称为古典管理主义者。


第三种态度认为,要平衡效率和公平的关系。要辩证看待“去中心化”。在效率优先的同时兼顾公平。因为 效率关乎项目的生死,对一个活不下来的项目谈公平没有意义。


长铗认为:

“去中心化”并不是一个描述结果的词,而是一个描述过程的词,结果的去中心化并不意味着过程的去中心化...

“去中心化”的本意是指,每个人参与共识的自由度。他有参与的权力,也有退出的权力。在代码开源、信息对称的前提下,参与和决策的自由度,即意味着公平。可见,“去中心化”并不是什么新词,它其实就是亚当·斯密的那只看不见的手:市场的自由竞争。

去中心化既不是要消除中心,更不是自由主义者所理解的具有政治含义,它完全是一个中性的词,核心理念是自由竞争。


我赞同第三种态度,我把这类人称为实用管理主义者。


06,启示


因为区块链的出现,“去中心化治理”成为管理的重要课题,我认为DAO是管理创新的大方向。今天DAO的理论还很零碎,管理学需要围绕DAO建立完整的理论体系。


自百年前泰勒提出科学管理以来,管理思想总在创新发展。那么在这些变化的背后有没有始终不变的东西呢?我认为有。如果用一个词概括管理思想,我认为是“中庸”。即使“DAO”的出现,中庸思想依然有效。


不偏谓之中,不易谓之庸。中庸之道就是在极端之间找到平衡,管理是中庸的智慧,也是平衡的智慧。对“DAO”来说,绝对的中心化和去中心化都有问题,都不是中庸之道。


中庸之于DAO,主要有两类含义:


一是多中心化。从过去的绝对单一的权威演变成多权分立共治,在保证效率的同时也能兼顾去中心化的民主和适度公平。

多中心化有点像美国的政体,横向上三权分立,纵向上中央政府与地方政府也没有隶属关系,多个彼此独立的权力体系协调运行。


二是弱中心化。中心机构的权力弱化,多个分布式机构拥有更多权力。这能在很大程度上限制中心机构因为权力过大造成的腐败,也能避免权力过于集中可能造成的大恶。

弱中心化有点像欧盟的政体。表面上有个代表欧洲的中央政府,实际上各成员国依然拥有很大的主权。


多中心化和弱中心化既不同于独裁体制的一言堂,也不是完全去中心的乌托邦。它们是去中心化治理的中庸之道。


我认为创业项目(哪怕是追求去中心化的公链)的正确态度应该是:坚持中心化启动,积极拥抱去中心化,在过程中推行“渐进式去中心化”。去中心化是个漫长的过程中,切不可操之过急。


小结:

一,“去中心化”有优点,也有缺点;

二,“去中心化”是手段,不是目的;

三,“去中心化”是过程,不是结果;

四,“去中心化”是未来,不是现在。

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