紀元控股張銘博士分享區塊鏈中的POW、POS、DPOS共識算法及其優缺點

紀元區塊鏈

區塊鏈中最核心的就是“共識”。共識就是大家都認可某個規則，某個價值觀。

區塊鏈中的共識是需要在整個生態都認可的，所有的角色不論是生產者、消費者、礦工等都遵循的一個獎懲機制。那么共識有了，接下來就是要說明“共識算法”，共識算法是決定了貢獻者的獎勵與權益。常見的共識算法有：POW、POS、DPOS.

1.POW：proof of work(工作量證明)。比特幣在Block的生成過程中使用了POW機制，一個符合要求的Block Hash由N個前導零構成，零的個數取決于網絡的難度值。要得到合理的Block Hash需要經過大量嘗試計算，計算時間取決于機器的哈希運算速度。當某個節點提供出一個合理的Block Hash值，說明該節點確實經過了大量的嘗試計算，當然，并不能得出計算次數的絕對值，因為尋找合理hash是一個概率事件。當節點擁有占全網n%的算力時，該節點即有n/100的概率找到Block Hash。POW是最早的共識機制，也是比特幣為代表的共識算法。POW是通過一定的工作量，來獲得相對應的獎勵。用工作量來證明自己對社區的貢獻，從而得到獎勵，簡單理解就是“多勞多得”。換句話說，如果你的算力越高，那么你獲得的挖礦時間就會相對縮短，并且獲得代幣的獎勵幾率也就更大。一開始大家用普通筆記本電腦就可以挖礦了，后面有人為了搶獎勵于是用更快的電腦來挖礦，隨著比特幣價格往上漲，大家爭相升級設備去挖礦。短短時間經歷了從一開始的PC、顯卡、礦機、集群再到礦池挖礦。所謂的：“礦池”就是有一個大的基地，里面放置了大量礦機在挖礦，挖到的礦再經過體系內進行分配，一般是誰出的資源多，誰占多點。

優點：其算法采用了目前行業內大家普遍認可的尋找隨機數，比較簡單且容易實現。同時就是安全性非常的高，因為犯錯的成本很高，所以也就導致了比特幣安全運行十年依然沒有出現任何大的系統隱患。

缺點：因為礦機設備需要耗費了大量的電力和水力，處理效率比較低。現在有礦池的出現，算力集中在個別幾家，那也就可能他們的算力超過全網的51%，就有做壞事的條件了，比如強行分叉一條新的鏈。隨著大礦池的出現，也就越來越中心化。違背了區塊鏈的初衷。（BTC.COM，Antpool，ViaBTC前三大礦池，已經占到了全網52.4%的算力水平。）

2.POS：proof of stake（權益證明）。因為POW的越來越中心化，大家就開始心懷忌憚，于是虛擬貨幣愛好者開始研究另一種共識機制POS。POS也稱股權證明，是通過持幣而產生利息，并且對于驗證人和節點進行獎勵。對于獲得的獎勵，不是通過算力挖礦，而是通過持幣而產生利息。判斷標準是幣齡，幣齡=幣量x持有天數。這是根據你持有貨幣的量和時間，給你發利息的一個制度。當你獲得了利息以后，你的所有幣齡將被清空，你的持幣時間將從0重新算起。這個機制很像你在銀行存錢，銀行會根據你的數字貨幣資產情況來告訴你到底適合哪一種，并且根據你資本的大小支付給你相對應的利息。

優點：礦工不需要去拼算力，而且也不會浪費太多的算力，這樣間接性的就會縮短達成共識的時間。性能上會比POW要來的高。

缺點：擁有代幣的大戶可以坐享其成，而且所有參與者可以持幣拿利息。賣幣的人也會少了，大家想著存著幣拿利息，也不利于流動性。還有一個間接的危險，就是會吸引黑客攻擊大量幣的錢包。

3.DPOS:delegated proof of stake（委托權益證明）。最近很火熱的幣叫“EOS”，想必大家都有所耳聞，EOS的共識算法就是用DPOS委托權益證明。DPOS與POS其實差別不大，只是DPOS 選擇了一些節點代表來參與以后的交易驗證和記賬。我們可以把它想象成是“人民代表大會”，社區選擇少數可以代表的人，這些人代表整個社區去做投票記賬的事。EOS有21個節點（稱為：超級節點）。

優點：繼承了POS的有錢且比POS更快的效率和更高的性能。

缺點：為了性能，對去中心化做了一個妥協。比如EOS來說，就21個超級節點，那么這個區塊鏈網絡已經不是真正意義上的“去中心化”了，反而變成了“弱中心”或者說“部分去中心化”。

以上三個共識算法是最常見的，當然還有一些項目是自創的公式算法，如果大家有興趣可以留言或者評價，我每天做解釋說明，有興趣了解的伙伴們可以私信我或者底下評論！