以太坊pos機(jī)權(quán)益證明機(jī)制要多久

1、一文讀懂以太坊―ETH2.0,是否值得長(zhǎng)期持有?

這幾天一直在看關(guān)于ETH倫敦升級(jí)方面的資料，簡(jiǎn)單的聊一下，在加密貨幣的世界里，無論是投資機(jī)構(gòu)、區(qū)塊鏈應(yīng)用開發(fā)者、礦機(jī)商，還是個(gè)人投資者、硬件供應(yīng)商、 游戲 行業(yè)從業(yè)者等等，提起以太坊，或多或少都會(huì)有一些了解。

一方面取決于以太坊代幣 ETH 本身的造富效應(yīng)。從 2014 年首次發(fā)行以來，投資回報(bào)率已經(jīng)超過 7400 倍。

另一方面，以太坊作為應(yīng)用最廣泛的去中心應(yīng)用編程平臺(tái)，引來無數(shù)開發(fā)者在其之上開發(fā)應(yīng)用。這些應(yīng)用不僅產(chǎn)生了巨大的商業(yè)價(jià)值，伴隨 DEFI 生態(tài)、NFT 生態(tài)、DAO 生態(tài)蓬勃發(fā)展，也給 ETH 帶來了更多使用者。

隨著“倫敦升級(jí)計(jì)劃”臨近，ETH 再次聚集所有人的關(guān)注目光。

以太坊 2.0 到底是什么？包含哪些升級(jí)？目前進(jìn)展如何？

以太坊 2.0 到來，會(huì)對(duì)現(xiàn)有以太坊生態(tài)的去中心化應(yīng)用產(chǎn)生哪些影響？

ETH 是否值得持續(xù)投資？看完相信你會(huì)有自己的判斷。

如果將搭建應(yīng)用比作造房子，那么以太坊就提供了墻面、屋頂、地板等模塊，用戶只需像搭積木一樣把房子搭起來，因此在以太坊上建立應(yīng)用的成本和速度都大大改善。以太坊的出現(xiàn)，迅速吸引了大量開發(fā)者進(jìn)入以太坊的世界編寫出各類去中心應(yīng)用，極大豐富人們對(duì)去中心應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

以太坊應(yīng)用開發(fā)模型示意

以太坊與ETH

現(xiàn)有市場(chǎng)的加密貨幣，只是在區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在某一場(chǎng)景下的單一代幣。

以太坊也不例外，它的完整項(xiàng)目名稱是“下一代智能合約與去中心化應(yīng)用平臺(tái)”，Ether（以太幣）是其原生加密貨幣，簡(jiǎn)稱 ETH。

ETH 除了可以用來與各種類型數(shù)字資產(chǎn)之間進(jìn)行有效交換，還提供支付交易費(fèi)用的機(jī)制，即我們現(xiàn)在做鏈上操作時(shí)所支付的 GAS 費(fèi)用。GAS 費(fèi)用機(jī)制的出現(xiàn)，即保護(hù)了以太坊網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建的應(yīng)用不會(huì)被惡意程序隨意濫用，又因?yàn)?GAS 收入歸礦工所有，讓更多的用戶參與到以太坊網(wǎng)絡(luò)的記賬當(dāng)中成為礦工，進(jìn)一步維護(hù)了以太坊網(wǎng)絡(luò)安全與生態(tài)發(fā)展。

與 BTC 不同的是，ETH 并沒有采用 SHA256 挖礦算法，避免了整個(gè)挖礦生態(tài)出現(xiàn)由 ASIC（專用集成電路）礦機(jī)主導(dǎo)以至于大部分算力被中心化機(jī)構(gòu)控制所帶來的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。

以太坊最初采用的是 PoW（Proof of Work）的工作量證明機(jī)制，人們需要通過工作量證明以獲取手續(xù)費(fèi)回報(bào)。我們經(jīng)常聽說礦工使用顯卡挖礦，他們做的就是 POW 工作量證明。顯卡越多，算力越大，那么工作量就越大，收入也就越高。

當(dāng)前，整個(gè)以太坊網(wǎng)絡(luò)的總算力大約為 870.26 TH/s，用我們熟悉的消費(fèi)級(jí)顯卡來對(duì)比，英偉達(dá) RTX 3080 的顯卡算力大約為 92-93 MH/s，以太坊網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于 936 萬張 3080 顯卡算力的總和。

以太坊白皮書內(nèi)非常明確提到之后會(huì)將 PoW 工作證明的賬本機(jī)制升級(jí)為 POS （Proof of Stake）權(quán)益證明的賬本機(jī)制。

ETH經(jīng)濟(jì)模型

與 BTC 總量 2100 萬枚不同，ETH 的總量并沒有做上限，而是在首次預(yù)售的 ETH 數(shù)量基礎(chǔ)上每年增發(fā)，增發(fā)數(shù)量為 0.26x（x 為發(fā)售總量）。

但也不用擔(dān)心 ETH 會(huì)無限通脹下去，長(zhǎng)期來看，每年增發(fā)幣的數(shù)量與每年因死亡或者粗心原因遺失幣的數(shù)量大致相同，ETH 的“貨幣供應(yīng)增長(zhǎng)率”是趨近于零的。

ETH 分配模型包含早期購買者，早期貢獻(xiàn)值，長(zhǎng)期捐贈(zèng)與礦工收益，具體分配比例如下表。

現(xiàn)在每年將有 60,102,216 * 0.26 = 15,626,576 個(gè) ETH 被礦工挖出，轉(zhuǎn)成 PoS 后，每年產(chǎn)出的 ETH 將減少。

目前，市場(chǎng)上流通的 ETH 總量約為 116,898,848 枚，總市值約為 2759 億美元。

以太坊發(fā)展歷程

1. 邊境階段（2015年）：上線后不久進(jìn)行了第一次分叉，調(diào)整未來挖礦的難度。此版本處于實(shí)驗(yàn)階段，技術(shù)并未成熟，最初只能讓少部分開發(fā)者參與挖礦，智能合約也僅面向開發(fā)者開發(fā)應(yīng)用使用，并沒有用戶參與，以太坊網(wǎng)絡(luò)處于萌芽期。

邊境階段 ETH 價(jià)格：1.24 美元。

2. 家園階段（2016年）：以太坊主網(wǎng)于 2016 年 3 月進(jìn)行了第二次分叉，發(fā)布了第一個(gè)穩(wěn)定版本。此版本是第一個(gè)成熟的正式版本，采用 100% PoW 證明，引入難度炸彈，隨著區(qū)塊鏈數(shù)量的增加，挖礦難度呈指數(shù)增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)的性能大幅提升，以太坊項(xiàng)目也進(jìn)入到快速成長(zhǎng)期。在”家園“版本里，還發(fā)生了著名的”The DAO 攻擊事件“，以太坊被社區(qū)投票硬分叉為以太坊（ETH）與以太經(jīng)典（ETC）兩條鏈，V 神站在了 ETH 這邊。

家園階段 ETH 價(jià)格：12.50 美元。

3. 都會(huì)階段（2017~2019年）：都會(huì)的開發(fā)又分為三個(gè)階段，升級(jí)分成了三次分叉，分別是 2017 年 10 月的“拜占庭”、2019 年 2 月底的“君士坦丁堡“、以及 2019 年 12 月的“伊斯坦布爾”。這些升級(jí)主要改善智能合約的編寫、提高安全性、加入難度炸彈以及一些核心架構(gòu)的修改，以協(xié)助未來從工作量證明轉(zhuǎn)至權(quán)益證明。

在都會(huì)階段，以太坊網(wǎng)絡(luò)正式顯現(xiàn)出其威力，正式進(jìn)入成熟期。智能合約讓不同鏈上的加密貨幣可以互相交易，ERC-20 也在 2017 代幣發(fā)行的標(biāo)準(zhǔn)，成千上萬個(gè)項(xiàng)目在以太坊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行募資，被稱作“首次代幣發(fā)行（ICO）”，相信很多幣圈的老人都是被當(dāng)時(shí) ICO 造富效應(yīng)帶進(jìn)來的。到 2019 年，隨著DeFi 生態(tài)的崛起，金融產(chǎn)品正式成為以太鏈上最大的產(chǎn)業(yè)。

都會(huì)階段 ETH 價(jià)格：151.06 美元。

4. 寧靜階段（2020-2023年）：與都會(huì)分三階段開發(fā)相同，寧靜階段目前預(yù)計(jì)分成三次分叉：柏林（已完成）、倫敦（即將到來）、以及后面的第三次分叉。“寧靜”階段又稱為“以太坊 2.0”，是項(xiàng)目的最終階段，以太坊將從工作量證明方式正式轉(zhuǎn)向權(quán)益證明，并開發(fā)第二層擴(kuò)容方案，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。

寧靜階段可以說是以太坊網(wǎng)絡(luò)的集大成之作，如果說前個(gè)三階段只是讓以太坊的愿景展現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，寧靜階段之后的以太坊，將正式成為完全體，不僅有完備的生態(tài)應(yīng)用，超級(jí)快的處理速度，眾多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展，而且 PoS 機(jī)制會(huì)非常節(jié)約能源，真正代表了區(qū)塊鏈技術(shù)逐漸走向成熟的標(biāo)志。

寧靜階段 ETH 價(jià)格：2021 年 4 月 15 日完成的柏林階段，當(dāng)天價(jià)格為 2454 美元。

即將到來的倫敦協(xié)議升級(jí)

以太坊生態(tài)

以太坊的生態(tài)發(fā)展，從屬性劃可分為兩大類：一是以太坊網(wǎng)絡(luò)生態(tài)應(yīng)用建設(shè)，二是以太坊網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容建設(shè)。兩者相互融合，互相成就，應(yīng)用需要更健壯強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)作為承載，網(wǎng)絡(luò)需要功能完善的應(yīng)用場(chǎng)景服務(wù)用戶。

先說應(yīng)用生態(tài)，以太坊的生態(tài)我們又可以分為以下幾大類：

1. 去中心化自制組織（DAO）生態(tài)

什么是去中心化自制組織？還是以我們熟悉的比特幣舉例：比特幣目前市值七千多億美金，在全球資產(chǎn)市值類排名第九，但比特幣并不是某一公司發(fā)布的產(chǎn)品，也沒有特定公司組織招聘人員進(jìn)行維護(hù)。比特幣現(xiàn)有的一切，都源于比特幣持有者、比特幣礦工自發(fā)形成的分布式組織，他們通過投票方式規(guī)劃比特幣發(fā)展路線，自發(fā)參與維護(hù)比特幣程序與網(wǎng)絡(luò) —這僅僅因?yàn)橹灰獡碛斜忍貛牛腥硕际潜忍貛啪W(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的受益者，一切維護(hù)都源于自身的利益關(guān)系。

比特幣的發(fā)明與成功運(yùn)行，突破了由荷蘭人創(chuàng)建、至今流行 400 多年的公司商業(yè)架構(gòu)，開創(chuàng)出一種全新的、無組織架構(gòu)的、全球分布式的商業(yè)模式，這就是 DAO。

再說回以太坊，以太坊的 DAO 可以由智能合約編寫，用戶自定義應(yīng)用場(chǎng)景。簡(jiǎn)單說就是我們規(guī)定出程序執(zhí)行條件與執(zhí)行范圍，真實(shí)世界里只要觸發(fā)設(shè)定好的條件，程序就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)行，且所有過程都會(huì)在以太坊的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行去中心化公開驗(yàn)證，不需要經(jīng)過人工或者任何第三方組織機(jī)構(gòu)確認(rèn)。

以太坊 DAO 生態(tài)演化出許多商業(yè)場(chǎng)景，有慈善機(jī)構(gòu)使用 DAO 建立公開透明的捐款與使用機(jī)制，有風(fēng)投機(jī)構(gòu)使用 DAO 建立公平分配的風(fēng)險(xiǎn)基金。

以太坊生態(tài)的很多項(xiàng)目都采用 DAO 自治，代表項(xiàng)目有：Uniswap，AAVE，MakerDAO，Compound，Decred，Dash 等。

2. 去中心化金融（DEFI）生態(tài)

在傳統(tǒng)商業(yè)世界里，我們?nèi)绻枰桢X、存錢，或者買某一公司股票，或者做企業(yè)貸款、融資，只要是進(jìn)行金融活動(dòng)，總離不開與銀行、證券機(jī)構(gòu)、會(huì)計(jì)事務(wù)所這些金融機(jī)構(gòu)打交道。

而在去中心的世界里，區(qū)塊鏈本質(zhì)就是集合所有人交易記錄且公開的大賬本，我們可以非常容易的追溯到每一個(gè)錢包地址發(fā)生過的每一筆交易，查詢到任意一個(gè)錢包地址的余額信息，從而對(duì)錢包地址里的資產(chǎn)做評(píng)估。

舉個(gè)例子：全世界個(gè)人貸款最貴的國(guó)家是印度，印度的年輕人房貸利率目前是 8.8%，最高曾經(jīng)到過 20%；與此對(duì)應(yīng)，全世界個(gè)人存款利率最低的國(guó)家是日本，日本政府為了鼓勵(lì)民眾消費(fèi)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里銀行存款利率是負(fù)值，日本人在銀行存款不僅沒有利息，還要給銀行交保管費(fèi)。理論上，如果日本人將自己的存款借與印度人，雙方都能獲得利益最大化，但現(xiàn)實(shí)生活中這樣的場(chǎng)景很難發(fā)生。一是每個(gè)國(guó)家都有外匯管制，日本人的錢并不容易能給到印度人，二是印度人的信用如何日本人也不好評(píng)估，大家沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，萬一借出去的錢無法歸還，不能沒了收益還要蒙受損失。

但在去中心的世界里，這樣的事情就簡(jiǎn)單的多。

如果印度人的錢包地址里有比特幣，我們就可以利用智能合約，印度人將自己的比特幣質(zhì)押進(jìn)去，根據(jù)比特幣當(dāng)時(shí)的價(jià)格，系統(tǒng)自動(dòng)給印度人一個(gè)授信額度，印度人就可以拿著這個(gè)額度去和日本人借款，并規(guī)定好還款的周期與利率。如果印度人違約，合約自動(dòng)將印度人質(zhì)押進(jìn)去的比特幣扣除，優(yōu)先保障日本的權(quán)利，這樣，日本人不用擔(dān)心安全問題放心享受收益，印度人也有了更多的款項(xiàng)做為流動(dòng)資金。

這個(gè)例子就是去中心金融的簡(jiǎn)單應(yīng)用，實(shí)際上，這就是我們參與 DEFI 挖礦是質(zhì)押理財(cái)?shù)脑?—— 當(dāng)然真正應(yīng)用實(shí)現(xiàn)算法與場(chǎng)景要復(fù)雜的多。

DEFI 根據(jù)場(chǎng)景不同，又可以分為很多賽道，比如穩(wěn)定幣、預(yù)言機(jī)、AMM 交易所、衍生品、聚合器等等。

DEFI 代表項(xiàng)目有：Dai，Augur，Chainlink，WBTC，0x，Balance，Liquity 等。

3. 非同質(zhì)化代幣（NFT）生態(tài)

世界名畫《蒙娜麗莎》，只有達(dá)·芬奇的原版可以展覽在法國(guó)盧浮宮博物館，哪怕現(xiàn)代的技術(shù)可以無比精細(xì)地復(fù)刻出來，仿品都不具備原版的收藏價(jià)值。

這就是 NFT 的應(yīng)用場(chǎng)景。NFT是我們可以用來表示獨(dú)特物品所有權(quán)的代幣，它們讓我們將藝術(shù)品、收藏品甚至房地產(chǎn)等現(xiàn)實(shí)事物唯一代幣化。雖然文件（作品）本身是可以無限復(fù)制，但代表它們的代幣在鏈上可以被追蹤，并為買家提供所有權(quán)證明。

相比現(xiàn)實(shí)中實(shí)物版權(quán)、物權(quán)的雙重交割相比，NFT 只需要交割描述此物品的唯一代幣。NFT 作品往往存儲(chǔ)在如 IPFS 這樣的分布式存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)里，隨用隨取，永不丟失，加之交割簡(jiǎn)單方便，很快吸引了大量玩家與投資者收藏轉(zhuǎn)賣，NFT 出現(xiàn)也給藝術(shù)家提供了全新的收入模式。

類似 DEFI 生態(tài)，NFT 生態(tài)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同也產(chǎn)生了不同賽道，目前比較火熱的賽道有 NFT 交易平臺(tái)，NFT 游戲 平臺(tái)，NFT 藝術(shù)品平臺(tái)， NFT 與 DEFI 結(jié)合在一起的金融平臺(tái)。

NFT 代表項(xiàng)目有：CryptoKitties，CryptoPunks，Meebits，Opensea，Rally，Axie Infinity，Enjin Coin，The Sandbox 等。

4. 標(biāo)準(zhǔn)代幣協(xié)議（ERC-20）生態(tài)

與 NFT 非同質(zhì)化代幣所對(duì)應(yīng)的，就是同質(zhì)化代幣。比如我們使用的人民幣就是一種同質(zhì)化代幣，我們可以用人民幣進(jìn)行價(jià)值交換，即使序號(hào)不同也不影響其價(jià)值，如果面額相同，不同的鈔票序號(hào)對(duì)持有者來說沒有區(qū)別。

BTC，ETH 和所有我們熟知的加密貨幣，都屬于同質(zhì)化代幣。同種類的一個(gè)比特幣和另一個(gè)比特幣沒有任何區(qū)別，規(guī)格相同，具有統(tǒng)一性。在交易中，只需關(guān)注代幣交接的數(shù)量即可，其價(jià)值可能會(huì)根據(jù)交換的時(shí)間間隔而改變，但其本質(zhì)并沒有發(fā)生變化。

以太坊的 ERC-20 就是定義這種代幣的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，任何人都可以使用 ERC-20 協(xié)議，通過幾行代碼，發(fā)布自己在以太坊網(wǎng)絡(luò)上的加密貨幣。

現(xiàn)在，以太坊網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的代幣種類有上百萬個(gè)，上邊提到的項(xiàng)目，大多也在以太坊網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布了自己的同質(zhì)化代幣。

ERC-20 代表項(xiàng)目有：USDT，USDC，WBTC 等。

以太坊網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容性

我們先引入一個(gè)概念：區(qū)塊鏈的不可能三角，即無論何種方法，我們都無法同時(shí)達(dá)到可擴(kuò)展、去中心化、安全，三者只能得其二。

這其實(shí)很好理解，如果我們要去中心化和安全，就需要更多有節(jié)點(diǎn)參與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行驗(yàn)證，從而導(dǎo)致驗(yàn)證人增多、網(wǎng)絡(luò)效率降低，擴(kuò)展性下降。網(wǎng)絡(luò)性能建設(shè)就是在三者之間找到平衡點(diǎn)。

用數(shù)據(jù)舉例，目前比特幣可處理轉(zhuǎn)賬 7 筆 / 秒，以太坊是 25 筆 / 秒，而 VISA 平均為 4500 筆 / 秒，峰值則達(dá)每秒上萬筆。這種業(yè)務(wù)處理能力的差別，我們就可以簡(jiǎn)單理解為是「吞吐量」的差距。而想要提高吞吐量，則需要擴(kuò)展區(qū)塊鏈的業(yè)務(wù)處理能力，這就是所謂的擴(kuò)展性。

根據(jù)優(yōu)化方法不同，以太坊網(wǎng)絡(luò)性能擴(kuò)容方案可以分為：

1. Layer 1 鏈上擴(kuò)展，所有交易都保留在以太坊上的擴(kuò)展解決方案，具有更高的安全性。

鏈上擴(kuò)展的本質(zhì)還是改進(jìn)以太坊主鏈本身，使整個(gè)系統(tǒng)擁有更高的拓展性與運(yùn)行效率。一般的方法有兩種，要么改變共識(shí)協(xié)議，比如 ETH 將從 PoW 轉(zhuǎn)變?yōu)?PoS；要么使用分片技術(shù)，優(yōu)化方法使網(wǎng)絡(luò)具有更高效率。

2. Layer 2 鏈下擴(kuò)展，在以太坊協(xié)議之上分層單獨(dú)做各場(chǎng)景解決方案，具有更好的擴(kuò)展性。

鏈下擴(kuò)展可以理解為把計(jì)算、交易等業(yè)務(wù)處理場(chǎng)景拿到以太坊主鏈之外計(jì)算，最后將計(jì)算好的結(jié)果傳回主鏈，主鏈只反映最終的結(jié)果而不用管過程，這樣，無論多么復(fù)雜的應(yīng)用都不會(huì)對(duì)主鏈產(chǎn)生影響。

我們并不需要明白具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)，只需知道：相比 Layer 1 方案，Layer 2 方案網(wǎng)絡(luò)不會(huì)干擾底層區(qū)塊鏈協(xié)議，可以替 Layer 1 承擔(dān)大部分計(jì)算工作，從而降低主網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)提高網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)處理效率，是目前公認(rèn)比較好的擴(kuò)容方案。

以太坊2.0

終于講到以太坊 2.0，回到主題。

通過回顧以太坊的發(fā)展 歷史 ，以太坊 2.0 并不是新項(xiàng)目，它只是以太坊開發(fā)進(jìn)程的最后一個(gè)階段，它將由整個(gè)以太坊生態(tài)多個(gè)團(tuán)隊(duì)協(xié)同完成，目標(biāo)是使以太坊更具可擴(kuò)展性、更安全和更可持續(xù)，最終成為主流并為全人類服務(wù)。

ETH2建設(shè)目標(biāo):

1. 更具可擴(kuò)展性。每秒支持 1000 次交易，以使應(yīng)用程序使用起來更快、更便宜。

2. 更安全。以太坊變得更加安全，以抵御所有形式的攻擊。

3. 更可持續(xù)。提高網(wǎng)絡(luò)性能的同時(shí)減少對(duì)能源的消耗，更好地保護(hù)環(huán)境。

最重要的變化，ETH2 將從 ETH1 使用的 PoW（Proof of Work）工作量證明機(jī)制升級(jí)為 POS （Proof of Stake）權(quán)益證明機(jī)制。不再以算力做為驗(yàn)證方式，而是通過質(zhì)押加密貨幣的數(shù)量做為驗(yàn)證手段。礦工不需要顯卡也能挖礦，既節(jié)省了時(shí)間成本與電力成本，又提高了 ETH 的利用率，非常類似錢存在銀行獲得利息。

ETH2 主要使用的技術(shù)是分片分層技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。

ETH2 升級(jí)將分為三個(gè)階段進(jìn)行：

1. 階段0（正在進(jìn)行）：信標(biāo)鏈的創(chuàng)建與合并。信標(biāo)鏈?zhǔn)?ETH2 的主鏈，如同人類的大腦，是 ETH2 得以運(yùn)行的基礎(chǔ)。

2. 階段1（預(yù)計(jì)2022年）：分片鏈的創(chuàng)建與應(yīng)用。當(dāng)信標(biāo)鏈與 ETH1 合并完成后，就進(jìn)入分片鏈的開發(fā)階段。分片鏈可以理解為將 ETH2 主鏈的整塊數(shù)據(jù)按一定規(guī)則拆分存放，單獨(dú)建立新鏈處理，用來分擔(dān)主鏈上的數(shù)據(jù)壓力，目前規(guī)劃是建立 64 條分片鏈。

舉個(gè)例子，從北京到上海，原來的交通工具只有一條公路，所有的車輛都需要在上邊運(yùn)行，就會(huì)非常擁擠；現(xiàn)在通過分片技術(shù)，多出來高鐵、飛機(jī)等交通方式，分流的車輛同時(shí)到達(dá)速度更快，這就是分片鏈起到的作用。

分片鏈與主鏈交互示意圖

3. 階段2（預(yù)計(jì)2023年）：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能的融合。到了此階段，整個(gè)系統(tǒng)的功能全面開始融合，分片鏈的功能會(huì)更加強(qiáng)大，新的處理機(jī)制開始支持賬戶、智能合約、開發(fā)工具的創(chuàng)建，新的生態(tài)應(yīng)用等。

此階段是以太坊網(wǎng)絡(luò)的最終形態(tài)，網(wǎng)絡(luò)性能得到全面提升，生態(tài)應(yīng)用全面爆發(fā)。但要服務(wù)全人類，ETH2 每秒 1000 次的交易效率顯然還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，以太坊也會(huì)為它的目標(biāo)持續(xù)優(yōu)化下去。

ETH2對(duì)于大家有什么影響？

1. 對(duì)于以太坊生態(tài)開發(fā)者。ETH2 在部署應(yīng)用的時(shí)候，是需要選擇應(yīng)用在哪條分片網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部署，造成這種差異的原因是跨分片通信不同步，這就意味著開發(fā)者需要根據(jù)自己發(fā)展計(jì)劃做不同的組合。

2. 對(duì)與 ETH 持幣者。ETH2 與 ETH1 數(shù)據(jù)完全同步，代幣也不會(huì)有任何變化，你可以繼續(xù)使用現(xiàn)在的錢包地址繼續(xù)持有 ETH。

3. 對(duì)于礦工。雖然 PoW 與 PoS 還會(huì)并行一段時(shí)間，可以預(yù)計(jì)的 PoW 礦機(jī)的產(chǎn)出會(huì)越來越少，應(yīng)該開始減少 PoW 礦機(jī)的投資，開始轉(zhuǎn)向 PoS 機(jī)制。

4. 對(duì)于用戶。ETH2 速度更快，交易手續(xù)費(fèi)更低，網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)會(huì)非常好，唯一值得注意的是，由于 Dapp 部署在不同的分片網(wǎng)絡(luò)上，可能需要手動(dòng)選擇應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)。

ETH是否值得投資？

ETH 是除了 BTC 以外市場(chǎng)的風(fēng)向標(biāo)，明確了解 ETH2 非常有助于我們理解其他區(qū)塊鏈項(xiàng)目，理解二級(jí)市場(chǎng)。

簡(jiǎn)單總結(jié)幾個(gè)點(diǎn)吧：

1. 通過以太坊的項(xiàng)目分析，我們可以清晰地看到：在比特幣之后，以太坊項(xiàng)目的發(fā)展史就是目前區(qū)塊鏈應(yīng)用生態(tài)的發(fā)展史。無論 DEFI 生態(tài)，NFT 生態(tài)，DAO 生態(tài)還是代幣、合約、協(xié)議生態(tài)，其實(shí)在以太坊發(fā)布白皮書時(shí)已有預(yù)見，后來出現(xiàn)的項(xiàng)目，都是圍繞以太坊做驗(yàn)證。

2. 以太坊的聯(lián)合創(chuàng)始人里，只有 V 神還在為以太坊事業(yè)做貢獻(xiàn)，但這并不影響以以太坊繁榮發(fā)展。以太坊初始團(tuán)隊(duì)只是創(chuàng)建了它，后續(xù)的發(fā)展是社區(qū)、開發(fā)者、礦工與用戶共同建立的結(jié)果，現(xiàn)在的以太坊早已不是某一個(gè)人的思維，它是所有以太坊生態(tài)參與者共同的結(jié)晶，它屬于全人類。

3. 以太坊在過去的幾年一直沿著既定的開發(fā)軌跡發(fā)展，雖然中途一度出現(xiàn)過危機(jī)，以太坊“被死亡”了好幾百次，以太坊還是頑強(qiáng)的發(fā)展下來，并且擁有了繁榮生態(tài)。ETH2 還要兩三年時(shí)間才能落地，中間也充滿變數(shù)，比如其他的公鏈搶占先機(jī)，但可以預(yù)見，ETH2 后的以太坊會(huì)更加健壯。

4. 不要在抱有任何 BTC 會(huì)死亡，區(qū)塊鏈行業(yè)會(huì)消失這樣的偽命題。BTC、ETH 讓我們看到了突破原有公司組織架構(gòu)，一種全新無組織架構(gòu)的商業(yè)模式存在，這種商業(yè)模式顯然更符合這個(gè)時(shí)代的發(fā)展需求，無論項(xiàng)目地發(fā)起團(tuán)隊(duì)在不在，無論各國(guó)政府如何打壓，只要技術(shù)對(duì)人類有貢獻(xiàn)，就會(huì)由人員自發(fā)組織維護(hù)，區(qū)塊鏈技術(shù)是革命。

5. ETH2 的上線，短期看 PoW 獎(jiǎng)勵(lì)與 PoS 獎(jiǎng)勵(lì)并行，可能會(huì)讓 ETH 總通脹率短期內(nèi)飆升，長(zhǎng)期看 ETH 通脹率始終保持平衡。加上 ETH 本身的生態(tài)與應(yīng)用場(chǎng)景，ETH是值得投資的，目前看不到有其他公鏈代替以太坊公鏈的可能性，ETH2 的上線，甚至?xí)?duì)其他公鏈造成“虹吸效應(yīng)”，萬鏈歸一。

#比特幣[超話]# #數(shù)字貨幣#

ETH 2.0 的影響：以太坊網(wǎng)絡(luò)用戶會(huì)很高興，因?yàn)?ETH 將改變其費(fèi)用結(jié)構(gòu)，用戶將為交易支付更少的費(fèi)用。這意味著當(dāng)前的礦工將減少每筆交易的新包含費(fèi)用，而不是以太坊的拍賣式費(fèi)用市場(chǎng)，但預(yù)計(jì)由于 PoS 的能源效率提高和數(shù)量的增加，他們的每筆交易成本將下降。由于成本較低，用戶和驗(yàn)證者都受益，因此交易量會(huì)更高。
ETH 2.0 降低的成本和更高的速度將使更多類型的 Defi 交易成為可能，并為新的和不同類型的安全令牌、NFT 和其他分布式金融應(yīng)用程序提供機(jī)會(huì)，這些應(yīng)用程序在 ETH 1.0 中沒有經(jīng)濟(jì)意義。
ETH 2.0 還將允許使用零知識(shí)匯總和樂觀匯總的更復(fù)雜和更便宜的智能合約。通過匯總，所有交易數(shù)據(jù)都以比使用常規(guī)基于區(qū)塊鏈的交易更便宜的方式捆綁并在以太坊上可用。匯總所需的計(jì)算負(fù)載是在鏈下完成的，進(jìn)一步提高了吞吐量和交易成本效率。
分片將使網(wǎng)絡(luò)民主化，最終使普通用戶能夠在個(gè)人設(shè)備上操作以太坊。越來越多的網(wǎng)絡(luò)參與者將進(jìn)一步分散區(qū)塊鏈。ETH 的發(fā)行量也會(huì)減少；ETH 聯(lián)合創(chuàng)始人 Vitalik Buterin 曾表示，在 ETH 2.0 下，新代幣的發(fā)行量應(yīng)在每年 10 萬至 200 萬之間，低于目前的每年 470 萬，這可能會(huì)增加硬幣需求。
總結(jié)：
ETH 2.0 升級(jí)將使這個(gè)有益的全球去中心化智能合約系統(tǒng)能夠以其速度、安全性和可靠性的愿景向前發(fā)展，減少其碳足跡，并為投資者提供公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，通過賭注他們對(duì) ETH 的未來擁有民主發(fā)言權(quán)以太坊。以太坊 2.0 是對(duì)已經(jīng)最廣泛用于智能合約的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的必要升級(jí)。隨著加密貨幣、智能合約 Dapp 和 NFT 的接受度不斷增長(zhǎng)，以太坊 2.0 網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性無疑將吸引更多用戶，使其成為首選服務(wù)。

2、pos機(jī)制解決了pow的問題

pos機(jī)制解決了pow的問題：

基于權(quán)益證明（PoS），通常將金錢作為股權(quán)使用。

POA指的是身份的使用。這背后的想法是，人們會(huì)注意自己的名聲，因此會(huì)被勸阻不要惡意行事。

POW 工作量證明支持不可信的分布式共識(shí)，這對(duì)于加密貨幣等行業(yè)非常重要。它涉及挖掘過程，最好描述為執(zhí)行計(jì)算以驗(yàn)證交易的合法性和創(chuàng)建新貨幣。

第一個(gè)完成計(jì)算的礦工將獲得一枚新代幣，并將區(qū)塊添加到鏈中。POS 權(quán)益證明的定義是在決定誰將創(chuàng)建新塊時(shí)使用權(quán)益關(guān)系。這個(gè)權(quán)益的取決于每個(gè)人持有的代幣數(shù)量。

持有更多代幣的人更有可能被選為下一個(gè)塊的驗(yàn)證器。獎(jiǎng)勵(lì)來自交易費(fèi)用，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中不會(huì)產(chǎn)生新的代幣。

pos是公鏈中的共識(shí)算法，作為pow的一種替換。pow是保證比特幣，當(dāng)前以太坊和許多區(qū)塊鏈安全的一種機(jī)制，但是pow算法在挖礦過程中，因?yàn)槠茐沫h(huán)境和浪費(fèi)電而受到指責(zé)，pos試圖通過一種不同的機(jī)制取代挖礦的概念，從而解決這些問題。

ps機(jī)制可以被描述成一種虛擬挖礦，鑒于pow主要依賴于計(jì)算硬件的稀缺性，來防止女巫攻擊。在pow中，一個(gè)用戶有可能用一千美元來買計(jì)算機(jī)，加入網(wǎng)絡(luò)來挖礦，產(chǎn)生新區(qū)塊，從而得到獎(jiǎng)勵(lì)。在pos中，用戶可以拿到一千美元，買到等值的代幣，把這些代幣當(dāng)做押金放在pos機(jī)制之中，只要用戶就有機(jī)會(huì)產(chǎn)生，這樣用戶可以得到獎(jiǎng)勵(lì)。

pos算法如下，存在一個(gè)持幣人的集合，他們把手中的代幣放入pos機(jī)制中，這樣他們就變成驗(yàn)證者。

3、【Discover ETH】什么是權(quán)益證明PoS

本篇作為Discover系列文章的開篇，結(jié)合ETH2.0的目標(biāo)，來談?wù)剻?quán)益證明PoS是什么。

在談PoS之前，我們先來了解一下共識(shí)。共識(shí)，即達(dá)成了普遍協(xié)議。區(qū)塊鏈實(shí)質(zhì)上是一個(gè)全球性的狀態(tài)機(jī)，達(dá)成共識(shí)意味著網(wǎng)絡(luò)上至少有超過一半（51%）的節(jié)點(diǎn)同意網(wǎng)絡(luò)的下一個(gè)全球狀態(tài)。
共識(shí)機(jī)制 （也稱為共識(shí)協(xié)議或共識(shí)算法）允許分布式系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）協(xié)同工作并保持安全。當(dāng)前主流的共識(shí)機(jī)制有兩種，分別是 工作量證明 (Proof of Work，PoW)和 權(quán)益證明 (Proof of Stake，PoS)。以太坊在設(shè)計(jì)之初就希望最終以太坊的共識(shí)機(jī)制能轉(zhuǎn)變?yōu)镻oS，而PoW只作為一個(gè)過渡階段。但無論是PoW還是PoS，最終的目的都是相同的，即實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算機(jī)的共識(shí)機(jī)制。下面先簡(jiǎn)單了解工作量證明（PoW）的工作機(jī)制。

工作量證明通過礦工們完成，礦工們需要競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)建最新區(qū)塊以處理和完成交易。 獲勝者將與網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)分享最新區(qū)塊，并且獲得最新的特定代幣區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)（如以太坊的以太幣）。由于用戶需要擁有超過網(wǎng)絡(luò)中 51% 的算力才能夠欺騙整條鏈，因此網(wǎng)絡(luò)安全得以保證。 這將需要巨大的設(shè)備和能源投入，所需的開支甚至可能超過收益。
工作量證明是08年在中本聰所創(chuàng)造的比特幣中提出的，至今已經(jīng)經(jīng)過了充分的考驗(yàn)和測(cè)試，但隨著越來越多的礦工和礦池的加入，挖掘新的區(qū)塊的難度指數(shù)爆發(fā)式上升，也面臨的如下的問題：

PoS作為ETH2.0關(guān)鍵的建設(shè)目標(biāo)，其作用不僅僅只是因?yàn)镻oW帶來的環(huán)境不友好的能源消耗，還有PoS的建設(shè)能更有力支持 分片鏈 （以太坊網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的關(guān)鍵升級(jí)），更強(qiáng)的去中心化特性等等。下面從幾個(gè)方面來簡(jiǎn)單談?wù)剻?quán)益證明PoS的工作過程。

在以太坊中，工作量證明的過程參與的角色是礦工/礦池。其目的是通過算力試錯(cuò)來反復(fù)計(jì)算，以此生成一個(gè)低于目標(biāo)隨機(jī)數(shù)的混合哈希。這個(gè)計(jì)算難度依賴于區(qū)塊所聲明的 難度 ，難度越小，有效的哈希值的集合就越小。而在權(quán)益證明中，則沒有礦工這一角色，與之對(duì)應(yīng)的是稱之為 驗(yàn)證者 的角色。
在ETH2.0中，用戶需要質(zhì)押 32ETH 來獲得作為驗(yàn)證者的資格。驗(yàn)證者被 信標(biāo)鏈 隨機(jī)選擇去創(chuàng)建區(qū)塊，并且負(fù)責(zé)檢查和確認(rèn)那些不是由他們創(chuàng)造的區(qū)塊。他們不需要開采區(qū)塊，他們只需要在被選中的時(shí)候創(chuàng)建區(qū)塊并且在沒有被選中的時(shí)候驗(yàn)證他人提交的區(qū)塊。此驗(yàn)證被稱為證明。
驗(yàn)證者因提出新區(qū)塊和證明他們已經(jīng)看到的區(qū)塊而獲得獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)于一些惡意驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)，也會(huì)有相應(yīng)的懲罰機(jī)制使之失去質(zhì)押。驗(yàn)證者質(zhì)押的ETH越多，獲得的獎(jiǎng)勵(lì)也越多。可以這樣說，權(quán)益證明是一種用于激勵(lì)驗(yàn)證者接受更多質(zhì)押的機(jī)制。

前面提到了 分片鏈 這個(gè)名詞， 分片 就是將區(qū)塊鏈分成多條鏈。驗(yàn)證者將會(huì)在不同的分片上處理它們的分片數(shù)據(jù)，以此來提高區(qū)塊鏈的工作效率。ETH2.0預(yù)計(jì)會(huì)有64個(gè)分片鏈。
驗(yàn)證者會(huì)被隨機(jī)洗牌到不同的分片中，以防止驗(yàn)證者惡意操縱節(jié)點(diǎn)并提高鏈的安全性。處理不同分片之間的數(shù)據(jù)的關(guān)鍵角色就是 信標(biāo)鏈 （Beacon Chain）。
信標(biāo)鏈 是協(xié)調(diào)分片信息、管理驗(yàn)證者的連接不同分片的橋梁。
當(dāng)用戶在分片上提交交易時(shí)， 驗(yàn)證者 將負(fù)責(zé)將用戶的交易添加到分片區(qū)塊中。 信標(biāo)鏈 通過算法選擇驗(yàn)證器以提出新的塊。如果一個(gè)驗(yàn)證者沒有被選中提出一個(gè)新的分塊，它們將會(huì)證明另一個(gè)驗(yàn)證者的提議，并確認(rèn)一切都正常。
至少需要 128 個(gè)被稱為 委員會(huì) （ committee ）的驗(yàn)證者來證明每個(gè)分片塊。委員會(huì)有一個(gè)提出和驗(yàn)證分片區(qū)塊的時(shí)限，這個(gè)時(shí)限被稱為 插槽 （ Slot ），大約為12秒。 每個(gè)插槽只能創(chuàng)建一個(gè)有效區(qū)塊，一個(gè) 周期 （ Epoch ，大約6.4分鐘）有 32 個(gè)插槽。
每個(gè)周期過后，委員會(huì)都由不同的、隨機(jī)的參與者解散與重組，重組過程由一個(gè)半隨機(jī)算法 RANDAO 來選擇，以此避免惡意節(jié)點(diǎn)的操縱。

ETH2.0使用 Cassper 終局協(xié)議來確認(rèn)一個(gè)新的區(qū)塊是否得到足夠的證明，即只要2/3的插槽同意（即當(dāng)前參與計(jì)算的2/3的驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)），該區(qū)塊就會(huì)被最終確定。而推薦此區(qū)塊的驗(yàn)證者將獲得獎(jiǎng)勵(lì)。因此，在權(quán)益證明的機(jī)制下，每過6.4分鐘就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的區(qū)塊。關(guān)于Cassper協(xié)議的詳細(xì)說明后續(xù)再進(jìn)行探索。

權(quán)益證明的建設(shè)以太坊在15年就已經(jīng)提出，截止至今也才完成了Phase 0信標(biāo)鏈的建設(shè)。而下一階段的與主網(wǎng)合并，再下一階段的分片鏈建設(shè)也一再推遲。雖然PoS的建設(shè)非常緩慢，但無論如何，權(quán)益證明作為主流的共識(shí)機(jī)制算法之一，也是值得我們探討其設(shè)計(jì)原理。
后續(xù)將會(huì)針對(duì)信標(biāo)鏈的詳細(xì)設(shè)計(jì)、分片等ETH2.0內(nèi)容進(jìn)行探索。

4、以太坊推出首個(gè)公共測(cè)試網(wǎng)用于全面升級(jí)至權(quán)益證明(PoS)

12月21日消息，以太坊核心開發(fā)人員 Tim Beiko 在Twitter上宣布，以太坊將推出第一個(gè)公開測(cè)試網(wǎng) Kintsugi Merge Testnet，用于全面升級(jí)到權(quán)益證明（PoS）。Tim Beiko 還表示，盡管客戶端開發(fā)和 UX 會(huì)不斷改進(jìn)，但鼓勵(lì)用戶盡早開始使用 Kintsugi，以便在合并后的環(huán)境中熟悉以太坊網(wǎng)絡(luò)。重大升級(jí)將由存入 32 ETH 的抵押者執(zhí)行。目前，230 萬個(gè)測(cè)試網(wǎng) ETH 已經(jīng)由相對(duì) 7.2萬名驗(yàn)證者存入新網(wǎng)絡(luò)，這表明社區(qū)已經(jīng)為“加密領(lǐng)域最大的升級(jí)”做好了充分準(zhǔn)備。 此外，根據(jù)報(bào)告，應(yīng)用程序開發(fā)人員不會(huì)有太大變化，僅與共識(shí)層或執(zhí)行層交互的工具也基本不受影響。

什么是權(quán)益證明？

權(quán)益證明是一種區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)達(dá)成共識(shí)的共識(shí)機(jī)制。

這將要求用戶抵押他們的以太幣從而成為網(wǎng)絡(luò)中合法的驗(yàn)證者。 驗(yàn)證者有著與礦工在 工作量證明（pow）中相同的職責(zé)：將交易排序和創(chuàng)建新的區(qū)塊，以便讓所有的節(jié)點(diǎn)就網(wǎng)路狀態(tài)達(dá)成一致。

權(quán)益證明相較于工作量證明系統(tǒng)有許多改進(jìn)：

1、提高能效——您不需要大量能源去挖掘區(qū)塊

2、門檻降低，硬件要求減少——您不需要優(yōu)秀的硬件從而獲得建立新區(qū)塊的機(jī)會(huì)

3、更強(qiáng)的去中心化——權(quán)益證明可以在網(wǎng)絡(luò)中提供更多的節(jié)點(diǎn)。

4、更有力的支持分片鏈——一個(gè)得以擴(kuò)展以太坊網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵升級(jí)

權(quán)益證明、權(quán)益質(zhì)押和驗(yàn)證者

權(quán)益證明是一種用于激勵(lì)驗(yàn)證者接受更多質(zhì)押的基本機(jī)制。 就以太幣而言，用戶需要質(zhì)押 32ETH 來獲得作為驗(yàn)證者的資格。 驗(yàn)證者被隨機(jī)選擇去創(chuàng)建區(qū)塊，并且負(fù)責(zé)檢查和確認(rèn)那些不是由他們創(chuàng)造的區(qū)塊。 一個(gè)用戶的權(quán)益也被用于激勵(lì)良好的驗(yàn)證者行為的一種方式。 例如，用戶可能會(huì)因?yàn)殡x線（驗(yàn)證失敗）而損失一部分權(quán)益， 或因故意勾結(jié)而損失他們的全部權(quán)益。

以太坊權(quán)益證明是如何運(yùn)作的？

與工作量證明不同的是，驗(yàn)證者不需要使用大量的計(jì)算能力，因?yàn)樗鼈兪请S機(jī)選擇的，相互間沒有競(jìng)爭(zhēng)。 他們不需要開采區(qū)塊，他們只需要在被選中的時(shí)候創(chuàng)建區(qū)塊并且在沒有被選中的時(shí)候驗(yàn)證他人提交的區(qū)塊。 此驗(yàn)證被稱為證明。 你可以認(rèn)為證明是說“這個(gè)塊在我看來沒問題”。 驗(yàn)證者因提出新區(qū)塊和證明他們已經(jīng)看到的區(qū)塊而獲得獎(jiǎng)勵(lì)。

如果你為惡意區(qū)塊提供證明，你就會(huì)失去你的股權(quán)。

權(quán)益證明和安全性

權(quán)益證明中仍然存在 51% 攻擊的威脅，但對(duì)于攻擊者來說攻擊成本越來越高。 要發(fā)起 51% 攻擊，你需要掌控 51% 以上的以太幣股權(quán)。 這不僅僅是一筆巨款，還很有可能導(dǎo)致以太幣貶值。 破壞你的貨幣價(jià)值的大部分權(quán)益是非常容易的。 當(dāng)然也有更強(qiáng)有力的激勵(lì)措施來保持網(wǎng)絡(luò)的安全和 健康 。

信標(biāo)鏈上的權(quán)益消減、踢出和其余懲罰、協(xié)調(diào)來防治其他惡意行為。 驗(yàn)證者還將負(fù)責(zé)記錄這些事件。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

權(quán)益質(zhì)押讓您更容易運(yùn)行一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 這不需要在硬件或能源方面進(jìn)行巨額投資。 如果你沒有足夠的 ETH 來進(jìn)行質(zhì)押，你可以加入質(zhì)押池。

權(quán)益質(zhì)押更加去中心化。 它允許更多人參與，并且更多的節(jié)點(diǎn)不意味著像挖礦一樣增加百分比的回報(bào)。

權(quán)益質(zhì)押可以保證安全的防護(hù)。 分片鏈允許以太坊同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)區(qū)塊，增加交易輸送量。 將以太坊網(wǎng)絡(luò)置于工作量證明系統(tǒng)內(nèi)，這會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)被攻擊所需的算力。

缺點(diǎn)

與工作量證明相比，權(quán)益證明仍處于起步階段，并且沒有經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用的測(cè)試。

5、區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制

一、區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制的目標(biāo)

區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁矗亢?jiǎn)單而言，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化的數(shù)據(jù)庫，或可以叫作分布式賬本(distributed ledger)。傳統(tǒng)上所有的數(shù)據(jù)庫都是中心化的，例如一間銀行的賬本就儲(chǔ)存在銀行的中心服務(wù)器里。中心化數(shù)據(jù)庫的弊端是數(shù)據(jù)的安全及正確性全系于數(shù)據(jù)庫運(yùn)營(yíng)方（即銀行），因?yàn)槿魏文軌蛟L問中心化數(shù)據(jù)庫的人（如銀行職員或黑客）都可以破壞或修改其中的數(shù)據(jù)。

而區(qū)塊鏈技術(shù)則容許數(shù)據(jù)庫存放在全球成千上萬的電腦上，每個(gè)人的賬本通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步，網(wǎng)絡(luò)中任何用戶一旦增加一筆交易，交易信息將通過網(wǎng)絡(luò)通知其他用戶驗(yàn)證，記錄到各自的賬本中。區(qū)塊鏈之所以得其名是因?yàn)樗怯梢粋€(gè)個(gè)包含交易信息的區(qū)塊（block）從后向前有序鏈接起來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

很多人對(duì)區(qū)塊鏈的疑問是，如果每一個(gè)用戶都擁有一個(gè)獨(dú)立的賬本，那么是否意味著可以在自己的賬本上添加任意的交易信息，而成千上萬個(gè)賬本又如何保證記賬的一致性？ 解決記賬一致性問題正是區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制的目標(biāo) 。區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制旨在保證分布式系統(tǒng)里所有節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)完全相同并且能夠?qū)δ硞€(gè)提案（proposal）（例如是一項(xiàng)交易紀(jì)錄）達(dá)成一致。然而分布式系統(tǒng)由于引入了多個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)各種非常復(fù)雜的情況；隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，節(jié)點(diǎn)失效或故障、節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)通信受到干擾甚至阻斷等就變成了常見的問題，解決分布式系統(tǒng)中的各種邊界條件和意外情況也增加了解決分布式一致性問題的難度。

區(qū)塊鏈又可分為三種：

公有鏈：全世界任何人都可以隨時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)、發(fā)送可確認(rèn)交易、競(jìng)爭(zhēng)記賬的區(qū)塊鏈。公有鏈通常被認(rèn)為是“完全去中心化“的，因?yàn)闆]有任何人或機(jī)構(gòu)可以控制或篡改其中數(shù)據(jù)的讀寫。公有鏈一般會(huì)通過代幣機(jī)制鼓勵(lì)參與者競(jìng)爭(zhēng)記賬，來確保數(shù)據(jù)的安全性。

聯(lián)盟鏈：聯(lián)盟鏈?zhǔn)侵赣腥舾蓚€(gè)機(jī)構(gòu)共同參與管理的區(qū)塊鏈。每個(gè)機(jī)構(gòu)都運(yùn)行著一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中的數(shù)據(jù)只允許系統(tǒng)內(nèi)不同的機(jī)構(gòu)進(jìn)行讀寫和發(fā)送交易，并且共同來記錄交易數(shù)據(jù)。這類區(qū)塊鏈被認(rèn)為是“部分去中心化”。

私有鏈：指其寫入權(quán)限是由某個(gè)組織和機(jī)構(gòu)控制的區(qū)塊鏈。參與節(jié)點(diǎn)的資格會(huì)被嚴(yán)格的限制，由于參與的節(jié)點(diǎn)是有限和可控的，因此私有鏈往往可以有極快的交易速度、更好的隱私保護(hù)、更低的交易成本、不容易被惡意攻擊、并且能夠做到身份認(rèn)證等金融行業(yè)必須的要求。相比中心化數(shù)據(jù)庫，私有鏈能夠防止機(jī)構(gòu)內(nèi)單節(jié)點(diǎn)故意隱瞞或篡改數(shù)據(jù)。即使發(fā)生錯(cuò)誤，也能夠迅速發(fā)現(xiàn)來源，因此許多大型金融機(jī)構(gòu)在目前更加傾向于使用私有鏈技術(shù)。

二、區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制的分類

解決分布式一致性問題的難度催生了數(shù)種共識(shí)機(jī)制，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)，亦適用于不同的環(huán)境及問題。被眾人常識(shí)的共識(shí)機(jī)制有：

l PoW（Proof of Work）工作量證明機(jī)制

l PoS（Proof of Stake）股權(quán)/權(quán)益證明機(jī)制

l DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授權(quán)證明機(jī)制

l PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法

l DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授權(quán)拜占庭容錯(cuò)算法

l SCP (Stellar Consensus Protocol ) 恒星共識(shí)協(xié)議

l RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共識(shí)算法

l Pool驗(yàn)證池共識(shí)機(jī)制

（一）PoW（Proof of Work）工作量證明機(jī)制

1. 基本介紹

在該機(jī)制中，網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都在使用SHA256哈希函數(shù)(hash function) 運(yùn)算一個(gè)不斷變化的區(qū)塊頭的哈希值 (hash sum)。 共識(shí)要求算出的值必須等于或小于某個(gè)給定的值。 在分布式網(wǎng)絡(luò)中，所有的參與者都需要使用不同的隨機(jī)數(shù)來持續(xù)計(jì)算該哈希值，直至達(dá)到目標(biāo)為止。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的算出確切的值，其他所有的節(jié)點(diǎn)必須相互確認(rèn)該值的正確性。之后新區(qū)塊中的交易將被驗(yàn)證以防欺詐。

在比特幣中，以上運(yùn)算哈希值的節(jié)點(diǎn)被稱作“礦工”，而PoW的過程被稱為“挖礦”。挖礦是一個(gè)耗時(shí)的過程，所以也提出了相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制（例如向礦工授予一小部分比特幣）。PoW的優(yōu)點(diǎn)是完全的去中心化，其缺點(diǎn)是消耗大量算力造成了的資源浪費(fèi)，達(dá)成共識(shí)的周期也比較長(zhǎng)，共識(shí)效率低下，因此其不是很適合商業(yè)使用。

2. 加密貨幣的應(yīng)用實(shí)例

比特幣(Bitcoin) 及萊特幣(Litecoin)。以太坊(Ethereum) 的前三個(gè)階段（Frontier前沿、Homestead家園、Metropolis大都會(huì)）皆采用PoW機(jī)制，其第四個(gè)階段 (Serenity寧靜) 將采用權(quán)益證明機(jī)制。PoW適用于公有鏈。

PoW機(jī)制雖然已經(jīng)成功證明了其長(zhǎng)期穩(wěn)定和相對(duì)公平，但在現(xiàn)有框架下，采用PoW的“挖礦”形式，將消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的運(yùn)算來保證工作量公平，并沒有其他的存在意義。而目前BTC所能達(dá)到的交易效率為約5TPS（5筆/秒），以太坊目前受到單區(qū)塊GAS總額的上限，所能達(dá)到的交易頻率大約是25TPS，與平均千次每秒、峰值能達(dá)到萬次每秒處理效率的VISA和MASTERCARD相差甚遠(yuǎn)。

3. 簡(jiǎn)圖理解模式

（ps：其中A、B、C、D計(jì)算哈希值的過程即為“挖礦”，為了犒勞時(shí)間成本的付出，機(jī)制會(huì)以一定數(shù)量的比特幣作為激勵(lì)。）

（Ps：PoS模式下，你的“挖礦”收益正比于你的幣齡(幣的數(shù)量*天數(shù))，而與電腦的計(jì)算性能無關(guān)。我們可以認(rèn)為任何具有概率性事件的累計(jì)都是工作量證明，如淘金。假設(shè)礦石含金量為p% 質(zhì)量, 當(dāng)你得到一定量黃金時(shí)，我們可以認(rèn)為你一定挖掘了1/p 質(zhì)量的礦石。而且得到的黃金數(shù)量越多，這個(gè)證明越可靠。）

（二）PoS（Proof of Stake）股權(quán)/權(quán)益證明機(jī)制

1.基本介紹

PoS要求人們證明貨幣數(shù)量的所有權(quán)，其相信擁有貨幣數(shù)量多的人攻擊網(wǎng)絡(luò)的可能性低。基于賬戶余額的選擇是非常不公平的，因?yàn)閱我蛔罡挥械娜藙?shì)必在網(wǎng)絡(luò)中占主導(dǎo)地位，所以提出了許多解決方案。

在股權(quán)證明機(jī)制中，每當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊時(shí)，礦工需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)稱為“幣權(quán)”的交易，這個(gè)交易會(huì)按照一定比例預(yù)先將一些幣發(fā)給礦工。然后股權(quán)證明機(jī)制根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)持有代幣的比例和時(shí)間（幣齡）， 依據(jù)算法等比例地降低節(jié)點(diǎn)的挖礦難度，以加快節(jié)點(diǎn)尋找隨機(jī)數(shù)的速度，縮短達(dá)成共識(shí)所需的時(shí)間。

與PoW相比，PoS可以節(jié)省更多的能源，更有效率。但是由于挖礦成本接近于0，因此可能會(huì)遭受攻擊。且PoS在本質(zhì)上仍然需要網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行挖礦運(yùn)算，所以它同樣難以應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。

2.數(shù)字貨幣的應(yīng)用實(shí)例

PoS機(jī)制下較為成熟的數(shù)字貨幣是點(diǎn)點(diǎn)幣（Peercoin）和未來幣（NXT），相比于PoW，PoS機(jī)制節(jié)省了能源，引入了" 幣天 "這個(gè)概念來參與隨機(jī)運(yùn)算。PoS機(jī)制能夠讓更多的持幣人參與到記賬這個(gè)工作中去，而不需要額外購買設(shè)備（礦機(jī)、顯卡等）。每個(gè)單位代幣的運(yùn)算能力與其持有的時(shí)間長(zhǎng)成正相關(guān)，即持有人持有的代幣數(shù)量越多、時(shí)間越長(zhǎng)，其所能簽署、生產(chǎn)下一個(gè)區(qū)塊的概率越大。一旦其簽署了下一個(gè)區(qū)塊，持幣人持有的幣天即清零，重新進(jìn)入新的循環(huán)。

PoS適用于公有鏈。

3.區(qū)塊簽署人的產(chǎn)生方式

在PoS機(jī)制下，因?yàn)閰^(qū)塊的簽署人由隨機(jī)產(chǎn)生，則一些持幣人會(huì)長(zhǎng)期、大額持有代幣以獲得更大概率地產(chǎn)生區(qū)塊，盡可能多的去清零他的"幣天"。因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的流通代幣會(huì)減少，從而不利于代幣在鏈上的流通，價(jià)格也更容易受到波動(dòng)。由于可能會(huì)存在少量大戶持有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)代幣的情況，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有可能會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)而越來越趨向于中心化。相對(duì)于PoW而言，PoS機(jī)制下作惡的成本很低，因此對(duì)于分叉或是雙重支付的攻擊，需要更多的機(jī)制來保證共識(shí)。穩(wěn)定情況下，每秒大約能產(chǎn)生12筆交易，但因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延遲及共識(shí)問題，需要約60秒才能完整廣播共識(shí)區(qū)塊。長(zhǎng)期來看，生成區(qū)塊（即清零"幣天"）的速度遠(yuǎn)低于網(wǎng)絡(luò)傳播和廣播的速度，因此在PoS機(jī)制下需要對(duì)生成區(qū)塊進(jìn)行"限速"，來保證主網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.簡(jiǎn)圖理解模式

（PS：擁有越多“股份”權(quán)益的人越容易獲取賬權(quán)。是指獲得多少貨幣，取決于你挖礦貢獻(xiàn)的工作量，電腦性能越好，分給你的礦就會(huì)越多。）

（在純POS體系中，如NXT，沒有挖礦過程，初始的股權(quán)分配已經(jīng)固定，之后只是股權(quán)在交易者之中流轉(zhuǎn)，非常類似于現(xiàn)實(shí)世界的股票。）

（三）DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授權(quán)證明機(jī)制

1.基本介紹

由于PoS的種種弊端，由此比特股首創(chuàng)的權(quán)益代表證明機(jī)制 DPoS（Delegated Proof of Stake）應(yīng)運(yùn)而生。DPoS 機(jī)制中的核心的要素是選舉，每個(gè)系統(tǒng)原生代幣的持有者在區(qū)塊鏈里面都可以參與選舉，所持有的代幣余額即為投票權(quán)重。通過投票，股東可以選舉出理事會(huì)成員，也可以就關(guān)系平臺(tái)發(fā)展方向的議題表明態(tài)度，這一切構(gòu)成了社區(qū)自治的基礎(chǔ)。股東除了自己投票參與選舉外，還可以通過將自己的選舉票數(shù)授權(quán)給自己信任的其它賬戶來代表自己投票。

具體來說， DPoS由比特股（Bitshares）項(xiàng)目組發(fā)明。股權(quán)擁有著選舉他們的代表來進(jìn)行區(qū)塊的生成和驗(yàn)證。DPoS類似于現(xiàn)代企業(yè)董事會(huì)制度，比特股系統(tǒng)將代幣持有者稱為股東，由股東投票選出101名代表， 然后由這些代表負(fù)責(zé)生成和驗(yàn)證區(qū)塊。 持幣者若想稱為一名代表，需先用自己的公鑰去區(qū)塊鏈注冊(cè)，獲得一個(gè)長(zhǎng)度為32位的特有身份標(biāo)識(shí)符，股東可以對(duì)這個(gè)標(biāo)識(shí)符以交易的形式進(jìn)行投票，得票數(shù)前101位被選為代表。

代表們輪流產(chǎn)生區(qū)塊，收益（交易手續(xù)費(fèi)）平分。DPoS的優(yōu)點(diǎn)在于大幅減少了參與區(qū)塊驗(yàn)證和記賬的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，從而縮短了共識(shí)驗(yàn)證所需要的時(shí)間，大幅提高了交易效率。從某種角度來說，DPoS可以理解為多中心系統(tǒng)，兼具去中心化和中心化優(yōu)勢(shì)。優(yōu)點(diǎn)：大幅縮小參與驗(yàn)證和記賬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，可以達(dá)到秒級(jí)的共識(shí)驗(yàn)證。缺點(diǎn)：投票積極性不高，絕大部分代幣持有者未參與投票；另整個(gè)共識(shí)機(jī)制還是依賴于代幣，很多商業(yè)應(yīng)用是不需要代幣存在的。

DPoS機(jī)制要求在產(chǎn)生下一個(gè)區(qū)塊之前，必須驗(yàn)證上一個(gè)區(qū)塊已經(jīng)被受信任節(jié)點(diǎn)所簽署。相比于PoS的" 全民挖礦 "，DPoS則是利用類似" 代表大會(huì) "的制度來直接選取可信任節(jié)點(diǎn)，由這些可信任節(jié)點(diǎn)（即見證人）來代替其他持幣人行使權(quán)力，見證人節(jié)點(diǎn)要求長(zhǎng)期在線，從而解決了因?yàn)镻oS簽署區(qū)塊人不是經(jīng)常在線而可能導(dǎo)致的產(chǎn)塊延誤等一系列問題。 DPoS機(jī)制通常能達(dá)到萬次每秒的交易速度，在網(wǎng)絡(luò)延遲低的情況下可以達(dá)到十萬秒級(jí)別，非常適合企業(yè)級(jí)的應(yīng)用。 因?yàn)楣艑殧?shù)據(jù)交易所對(duì)于數(shù)據(jù)交易頻率要求高，更要求長(zhǎng)期穩(wěn)定性，因此DPoS是非常不錯(cuò)的選擇。

2. 股份授權(quán)證明機(jī)制下的機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)

理事會(huì)是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的權(quán)力機(jī)構(gòu)，理事會(huì)的人選由系統(tǒng)股東（即持幣人）選舉產(chǎn)生，理事會(huì)成員有權(quán)發(fā)起議案和對(duì)議案進(jìn)行投票表決。

理事會(huì)的重要職責(zé)之一是根據(jù)需要調(diào)整系統(tǒng)的可變參數(shù)，這些參數(shù)包括：

l 費(fèi)用相關(guān)：各種交易類型的費(fèi)率。

l 授權(quán)相關(guān)：對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的第三方平臺(tái)收費(fèi)及補(bǔ)貼相關(guān)參數(shù)。

l 區(qū)塊生產(chǎn)相關(guān)：區(qū)塊生產(chǎn)間隔時(shí)間，區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)。

l 身份審核相關(guān)：審核驗(yàn)證異常機(jī)構(gòu)賬戶的信息情況。

l 同時(shí)，關(guān)系到理事會(huì)利益的事項(xiàng)將不通過理事會(huì)設(shè)定。

在Finchain系統(tǒng)中，見證人負(fù)責(zé)收集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)廣播出來的各種交易并打包到區(qū)塊中，其工作類似于比特幣網(wǎng)絡(luò)中的礦工，在采用 PoW(工作量證明)的比特幣網(wǎng)絡(luò)中，由一種獲獎(jiǎng)概率取決于哈希算力的抽彩票方式來決定哪個(gè)礦工節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生下一個(gè)區(qū)塊。而在采用 DPoS 機(jī)制的金融鏈網(wǎng)絡(luò)中，通過理事會(huì)投票決定見證人的數(shù)量，由持幣人投票來決定見證人人選。入選的活躍見證人按順序打包交易并生產(chǎn)區(qū)塊，在每一輪區(qū)塊生產(chǎn)之后，見證人會(huì)在隨機(jī)洗牌決定新的順序后進(jìn)入下一輪的區(qū)塊生產(chǎn)。

3. DPoS的應(yīng)用實(shí)例

比特股(bitshares) 采用DPoS。DPoS主要適用于聯(lián)盟鏈。

4.簡(jiǎn)圖理解模式

（四）PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法

1. 基本介紹

PBFT是一種基于嚴(yán)格數(shù)學(xué)證明的算法，需要經(jīng)過三個(gè)階段的信息交互和局部共識(shí)來達(dá)成最終的一致輸出。三個(gè)階段分別為預(yù)備 (pre-prepare)、準(zhǔn)備 (prepare)、落實(shí) (commit)。PBFT算法證明系統(tǒng)中只要有2/3比例以上的正常節(jié)點(diǎn)，就能保證最終一定可以輸出一致的共識(shí)結(jié)果。換言之，在使用PBFT算法的系統(tǒng)中，至多可以容忍不超過系統(tǒng)全部節(jié)點(diǎn)數(shù)量1/3的失效節(jié)點(diǎn) (包括有意誤導(dǎo)、故意破壞系統(tǒng)、超時(shí)、重復(fù)發(fā)送消息、偽造簽名等的節(jié)點(diǎn)，又稱為”拜占庭”節(jié)點(diǎn))。

2. PBFT的應(yīng)用實(shí)例

著名聯(lián)盟鏈Hyperledger Fabric v0.6采用的是PBFT，v1.0又推出PBFT的改進(jìn)版本SBFT。PBFT主要適用于私有鏈和聯(lián)盟鏈。

3. 簡(jiǎn)圖理解模式

上圖顯示了一個(gè)簡(jiǎn)化的PBFT的協(xié)議通信模式，其中C為客戶端，0 – 3表示服務(wù)節(jié)點(diǎn)，其中0為主節(jié)點(diǎn)，3為故障節(jié)點(diǎn)。整個(gè)協(xié)議的基本過程如下：

(1) 客戶端發(fā)送請(qǐng)求，激活主節(jié)點(diǎn)的服務(wù)操作；

(2) 當(dāng)主節(jié)點(diǎn)接收請(qǐng)求后，啟動(dòng)三階段的協(xié)議以向各從節(jié)點(diǎn)廣播請(qǐng)求；

(a) 序號(hào)分配階段，主節(jié)點(diǎn)給請(qǐng)求賦值一個(gè)序號(hào)n，廣播序號(hào)分配消息和客戶端的請(qǐng)求消息m，并將構(gòu)造pre-prepare消息給各從節(jié)點(diǎn)；

(b) 交互階段，從節(jié)點(diǎn)接收pre-prepare消息，向其他服務(wù)節(jié)點(diǎn)廣播prepare消息；

(c) 序號(hào)確認(rèn)階段，各節(jié)點(diǎn)對(duì)視圖內(nèi)的請(qǐng)求和次序進(jìn)行驗(yàn)證后，廣播commit消息，執(zhí)行收到的客戶端的請(qǐng)求并給客戶端響應(yīng)。

(3) 客戶端等待來自不同節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)，若有m+1個(gè)響應(yīng)相同，則該響應(yīng)即為運(yùn)算的結(jié)果；

（五）DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授權(quán)拜占庭容錯(cuò)算法

1. 基本介紹

DBFT建基于PBFT的基礎(chǔ)上，在這個(gè)機(jī)制當(dāng)中，存在兩種參與者，一種是專業(yè)記賬的“超級(jí)節(jié)點(diǎn)”，一種是系統(tǒng)當(dāng)中不參與記賬的普通用戶。普通用戶基于持有權(quán)益的比例來投票選出超級(jí)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)需要通過一項(xiàng)共識(shí)（記賬）時(shí)，在這些超級(jí)節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)推選出一名發(fā)言人擬定方案，然后由其他超級(jí)節(jié)點(diǎn)根據(jù)拜占庭容錯(cuò)算法（見上文），即少數(shù)服從多數(shù)的原則進(jìn)行表態(tài)。如果超過2/3的超級(jí)節(jié)點(diǎn)表示同意發(fā)言人方案，則共識(shí)達(dá)成。這個(gè)提案就成為最終發(fā)布的區(qū)塊，并且該區(qū)塊是不可逆的，所有里面的交易都是百分之百確認(rèn)的。如果在一定時(shí)間內(nèi)還未達(dá)成一致的提案，或者發(fā)現(xiàn)有非法交易的話，可以由其他超級(jí)節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起提案，重復(fù)投票過程，直至達(dá)成共識(shí)。

2. DBFT的應(yīng)用實(shí)例

國(guó)內(nèi)加密貨幣及區(qū)塊鏈平臺(tái)NEO是 DBFT算法的研發(fā)者及采用者。

3. 簡(jiǎn)圖理解模式

假設(shè)系統(tǒng)中只有四個(gè)由普通用戶投票選出的超級(jí)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)需要通過一項(xiàng)共識(shí)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)從代表中隨機(jī)選出一名發(fā)言人擬定方案。發(fā)言人會(huì)將擬好的方案交給每位代表，每位代表先判斷發(fā)言人的計(jì)算結(jié)果與它們自身紀(jì)錄的是否一致，再與其它代表商討驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果是否正確。如果2/3的代表一致表示發(fā)言人方案的計(jì)算結(jié)果是正確的，那么方案就此通過。

如果只有不到2/3的代表達(dá)成共識(shí)，將隨機(jī)選出一名新的發(fā)言人，再重復(fù)上述流程。這個(gè)體系旨在保護(hù)系統(tǒng)不受無法行使職能的領(lǐng)袖影響。

上圖假設(shè)全體節(jié)點(diǎn)都是誠實(shí)的，達(dá)成100%共識(shí)，將對(duì)方案A（區(qū)塊）進(jìn)行驗(yàn)證。

鑒于發(fā)言人是隨機(jī)選出的一名代表，因此他可能會(huì)不誠實(shí)或出現(xiàn)故障。上圖假設(shè)發(fā)言人給3名代表中的2名發(fā)送了惡意信息（方案B），同時(shí)給1名代表發(fā)送了正確信息（方案A）。

在這種情況下該惡意信息（方案B）無法通過。中間與右邊的代表自身的計(jì)算結(jié)果與發(fā)言人發(fā)送的不一致，因此就不能驗(yàn)證發(fā)言人擬定的方案，導(dǎo)致2人拒絕通過方案。左邊的代表因接收了正確信息，與自身的計(jì)算結(jié)果相符，因此能確認(rèn)方案，繼而成功完成1次驗(yàn)證。但本方案仍無法通過，因?yàn)椴蛔?/3的代表達(dá)成共識(shí)。接著將隨機(jī)選出一名新發(fā)言人，重新開始共識(shí)流程。

上圖假設(shè)發(fā)言人是誠實(shí)的，但其中1名代表出現(xiàn)了異常；右邊的代表向其他代表發(fā)送了不正確的信息（B）。

在這種情況下發(fā)言人擬定的正確信息（A）依然可以獲得驗(yàn)證，因?yàn)樽筮吪c中間誠實(shí)的代表都可以驗(yàn)證由誠實(shí)的發(fā)言人擬定的方案，達(dá)成2/3的共識(shí)。代表也可以判斷到底是發(fā)言人向右邊的節(jié)點(diǎn)說謊還是右邊的節(jié)點(diǎn)不誠實(shí)。

（六）SCP (Stellar Consensus Protocol ) 恒星共識(shí)協(xié)議

1. 基本介紹

SCP 是 Stellar (一種基于互聯(lián)網(wǎng)的去中心化全球支付協(xié)議) 研發(fā)及使用的共識(shí)算法，其建基于聯(lián)邦拜占庭協(xié)議 (Federated Byzantine Agreement) 。傳統(tǒng)的非聯(lián)邦拜占庭協(xié)議（如上文的PBFT和DBFT）雖然確保可以通過分布式的方法達(dá)成共識(shí)，并達(dá)到拜占庭容錯(cuò) (至多可以容忍不超過系統(tǒng)全部節(jié)點(diǎn)數(shù)量1/3的失效節(jié)點(diǎn))，它是一個(gè)中心化的系統(tǒng) — 網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和身份必須提前知曉且驗(yàn)證過。而聯(lián)邦拜占庭協(xié)議的不同之處在于它能夠去中心化的同時(shí)，又可以做到拜占庭容錯(cuò)。

[…]

（七）RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共識(shí)算法

1. 基本介紹

RPCA是Ripple（一種基于互聯(lián)網(wǎng)的開源支付協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)去中心化的貨幣兌換、支付與清算功能）研發(fā)及使用的共識(shí)算法。在 Ripple 的網(wǎng)絡(luò)中，交易由客戶端（應(yīng)用）發(fā)起，經(jīng)過追蹤節(jié)點(diǎn)（tracking node）或驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)（validating node）把交易廣播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。追蹤節(jié)點(diǎn)的主要功能是分發(fā)交易信息以及響應(yīng)客戶端的賬本請(qǐng)求。驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)除包含追蹤節(jié)點(diǎn)的所有功能外，還能夠通過共識(shí)協(xié)議，在賬本中增加新的賬本實(shí)例數(shù)據(jù)。

Ripple 的共識(shí)達(dá)成發(fā)生在驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)之間，每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)都預(yù)先配置了一份可信任節(jié)點(diǎn)名單，稱為 UNL（Unique Node List）。在名單上的節(jié)點(diǎn)可對(duì)交易達(dá)成進(jìn)行投票。共識(shí)過程如下：

(1) 每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)會(huì)不斷收到從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的交易，通過與本地賬本數(shù)據(jù)驗(yàn)證后，不合法的交易直接丟棄，合法的交易將匯總成交易候選集（candidate set）。交易候選集里面還包括之前共識(shí)過程無法確認(rèn)而遺留下來的交易。

(2) 每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)把自己的交易候選集作為提案發(fā)送給其他驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。

(3) 驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)在收到其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來的提案后，如果不是來自UNL上的節(jié)點(diǎn)，則忽略該提案；如果是來自UNL上的節(jié)點(diǎn)，就會(huì)對(duì)比提案中的交易和本地的交易候選集，如果有相同的交易，該交易就獲得一票。在一定時(shí)間內(nèi)，當(dāng)交易獲得超過50%的票數(shù)時(shí)，則該交易進(jìn)入下一輪。沒有超過50%的交易，將留待下一次共識(shí)過程去確認(rèn)。

(4) 驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)把超過50%票數(shù)的交易作為提案發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)，同時(shí)提高所需票數(shù)的閾值到60%，重復(fù)步驟(3)、步驟(4)，直到閾值達(dá)到80%。

(5) 驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)把經(jīng)過80%UNL節(jié)點(diǎn)確認(rèn)的交易正式寫入本地的賬本數(shù)據(jù)中，稱為最后關(guān)閉賬本（last closed ledger），即賬本最后（最新）的狀態(tài)。

在Ripple的共識(shí)算法中，參與投票節(jié)點(diǎn)的身份是事先知道的，因此，算法的效率比PoW等匿名共識(shí)算法要高效，交易的確認(rèn)時(shí)間只需幾秒鐘。這點(diǎn)也決定了該共識(shí)算法只適合于聯(lián)盟鏈或私有鏈。Ripple共識(shí)算法的拜占庭容錯(cuò)（BFT）能力為（n-1）/5，即可以容忍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中20%的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)拜占庭錯(cuò)誤而不影響正確的共識(shí)。

2. 簡(jiǎn)圖理解模式

共識(shí)過程節(jié)點(diǎn)交互示意圖：

共識(shí)算法流程：

（八）POOL驗(yàn)證池共識(shí)機(jī)制

Pool驗(yàn)證池共識(shí)機(jī)制是基于傳統(tǒng)的分布式一致性算法（Paxos和Raft）的基礎(chǔ)上開發(fā)的機(jī)制。Paxos算法是1990年提出的一種基于消息傳遞且具有高度容錯(cuò)特性的一致性算法。過去, Paxos一直是分布式協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，但是Paxos難于理解，更難以實(shí)現(xiàn)。Raft則是在2013年發(fā)布的一個(gè)比Paxos簡(jiǎn)單又能實(shí)現(xiàn)Paxos所解決問題的一致性算法。Paxos和Raft達(dá)成共識(shí)的過程皆如同選舉一樣，參選者需要說服大多數(shù)選民(服務(wù)器)投票給他，一旦選定后就跟隨其操作。Paxos和Raft的區(qū)別在于選舉的具體過程不同。而Pool驗(yàn)證池共識(shí)機(jī)制即是在這兩種成熟的分布式一致性算法的基礎(chǔ)上，輔之以數(shù)據(jù)驗(yàn)證的機(jī)制。

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