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eth是pos機(jī)制
前言
區(qū)塊鏈起源于比特幣，發(fā)展于以太坊。想對(duì)區(qū)塊鏈有系統(tǒng)性的認(rèn)知，最好先熟知比特幣和以太坊的知識(shí)。這是我從比特幣和以太坊寫起的原因。
而對(duì)區(qū)塊鏈項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，共識(shí)機(jī)制是其根本價(jià)值所在。共識(shí)是區(qū)塊鏈應(yīng)用落地的基礎(chǔ)，指的是參與者如何在此系統(tǒng)中進(jìn)行協(xié)作。所以，本文希望能對(duì)比特幣和以太坊的共識(shí)機(jī)制做總結(jié)，幫助大家更好地認(rèn)識(shí)區(qū)塊鏈的價(jià)值。
正文
初遇比特幣，很多人看到的是一個(gè)周身被貪婪、欺騙所圍繞，充滿暴戾與丑聞的事物。
而當(dāng)有人試著吹散泡沫，探尋本源時(shí)，他們會(huì)為比特幣所構(gòu)建的“共識(shí)”所折服。感覺(jué)像是走入一個(gè)全自動(dòng)化工廠，每個(gè)處理事情的節(jié)點(diǎn)，都按照既定規(guī)則運(yùn)轉(zhuǎn)。
從廣義上講，共識(shí)是一種社會(huì)協(xié)作方式，可在不同領(lǐng)域應(yīng)用，提升效率，是比特幣區(qū)別于“郁金香”、“密西西比”等泡沫事件最本質(zhì)的不同。
另一方面，比特幣共識(shí)并不完美。由于中本聰?shù)脑馐莿?chuàng)造一種“錢”，所以在CAP原則（指的是在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，一致性Consistency、可用性Availability、分區(qū)容錯(cuò)性Partition tolerance，三者不可得兼）框架下，他選擇了一致性和分區(qū)容錯(cuò)性，弱化了可用性，使比特幣共識(shí)在擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，遇到了難題。
CAP原則，文字內(nèi)容來(lái)源于百度百科
基于此，有人試著去研究不同的共識(shí)機(jī)制，彌補(bǔ)比特幣在應(yīng)用性上的不足。
以太坊社區(qū)是其中最著名的一群人，他們正嘗試把權(quán)益證明POS引入到以太坊中，并將此計(jì)劃命名為Casper（取自同名電影，中文譯為《鬼馬小精靈》）。
本文將圍繞比特幣工作量證明POW與以太坊權(quán)益證明計(jì)劃Casper展開(kāi)敘述。
比特幣工作量證明POW
起初，中本聰想創(chuàng)造一種提前約定好發(fā)行機(jī)制，并且一旦發(fā)行，任何人都無(wú)法操控的貨幣。這樣就避免了有人因一己私利，通過(guò)控制貨幣發(fā)行量，變相盤剝民眾利益。
為了達(dá)成目的。首先，中本聰將比特幣總量設(shè)定在2100萬(wàn)個(gè)，并利用動(dòng)態(tài)函數(shù)，規(guī)定每10分鐘產(chǎn)出一定數(shù)量。這2100萬(wàn)個(gè)幣，將于2140年全部流通于世。
其次，比特幣交易記錄不受任何數(shù)據(jù)中心控制，而是利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)（P2P），讓用戶之間直接轉(zhuǎn)賬，過(guò)程就像用微信互傳文件一樣。
為了維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，中本聰將新產(chǎn)出的比特幣與轉(zhuǎn)賬手續(xù)費(fèi)，獎(jiǎng)勵(lì)給記賬參與者（礦工，又稱節(jié)點(diǎn)）。干活的人得到了獎(jiǎng)勵(lì)，這樣便有人心甘情愿的為系統(tǒng)付出了。
為了不出差錯(cuò)，中本聰需要采取一套運(yùn)行規(guī)則來(lái)使系統(tǒng)符合以下原則：
1. 結(jié)果一致。每個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄的全網(wǎng)交易記錄是一致的。
2. 不可篡改。任何人無(wú)法篡改交易記錄。
3. 有效率。貨幣系統(tǒng)工作效率高。
4. 可持續(xù)。貨幣系統(tǒng)可一直運(yùn)行下去。
而用以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的規(guī)則，便是共識(shí)機(jī)制。
比特幣共識(shí)機(jī)制是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的呢？
當(dāng)用戶A給用戶B轉(zhuǎn)賬時(shí)，節(jié)點(diǎn)（包括AB自己）的比特幣客戶端，會(huì)收到這一信息。
同時(shí)，所有參與者會(huì)在客戶端內(nèi)，利用計(jì)算設(shè)備（礦機(jī)）每隔10分鐘計(jì)算一道“哈希難題”。這道難題出現(xiàn)時(shí)間及難度，受動(dòng)態(tài)函數(shù)控制，以保證10分鐘間隔。
這個(gè)過(guò)程被稱作工作量證明（POW）。
率先計(jì)算出正確結(jié)果的節(jié)點(diǎn)，將根據(jù)代碼審查交易信息是否屬實(shí)，將包括AB用戶在內(nèi)、一定時(shí)間段內(nèi)的轉(zhuǎn)賬信息，打包在一起確認(rèn)（打包成“塊”），并將當(dāng)前的“塊”，連接到此前的“塊”上，生成“區(qū)塊鏈”，并同步（廣播）至全網(wǎng)所有比特幣節(jié)點(diǎn)。
此時(shí)，A給B的轉(zhuǎn)賬交易會(huì)判定為有效。
記賬節(jié)點(diǎn)獲得新產(chǎn)生的比特幣及轉(zhuǎn)賬手續(xù)費(fèi)，作為獎(jiǎng)勵(lì)，并開(kāi)始新一輪的哈希難題計(jì)算。
此外，記賬結(jié)果以“最長(zhǎng)鏈”為準(zhǔn)。若有2個(gè)參與者同時(shí)完成工作量證明，并打包區(qū)塊，則他倆會(huì)開(kāi)始“競(jìng)賽”，誰(shuí)最先產(chǎn)生新的區(qū)塊，就以誰(shuí)為準(zhǔn)。
工作量證明機(jī)制（POW）使每次參與記賬的節(jié)點(diǎn)是唯一的，計(jì)算結(jié)果會(huì)被廣播至全網(wǎng)且以最長(zhǎng)鏈為準(zhǔn)，這保證了全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交易記錄是一致的。
此外，在記賬時(shí)，節(jié)點(diǎn)同時(shí)會(huì)檢查與該交易有關(guān)的、所有地址的“未被花費(fèi)的余額”（UTXO）。比如，檢查A是否有未被花費(fèi)的余額，則需檢查A是否收到過(guò)更早的轉(zhuǎn)賬，以此類推，直到“創(chuàng)世交易”。
理論上，只要“創(chuàng)世交易”不變，當(dāng)前每個(gè)人未被花費(fèi)余額就是確定的。
創(chuàng)世交易不變，加上交易記錄分布式存儲(chǔ)，使得任何人無(wú)法篡改交易記錄。
比特幣生態(tài)
能源消耗與“下議院悲劇”
事實(shí)上，比特幣為了保證系統(tǒng)一致性，犧牲了可用性，并引出一系列問(wèn)題。
首先，比特幣不是有效率的。
一方面，受到大小的限制，每個(gè)“塊”包含4000條交易數(shù)據(jù)，按10分鐘的生成時(shí)間換算，相當(dāng)于每秒處理6.67條交易，以至比特幣的全網(wǎng)未確認(rèn)交易數(shù)一度達(dá)12134筆，這對(duì)貨幣來(lái)說(shuō)是不合格的。
另一方面，工作量證明機(jī)制消耗大量無(wú)謂資源。每次打包成塊時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)分別計(jì)算哈希難題，而最終有資格記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn)卻是唯一的。其余節(jié)點(diǎn)所做工作皆是浪費(fèi)。
此外，為了有更大概率獲得記賬權(quán)，人們發(fā)明了專門的礦機(jī)來(lái)提高算力。而礦機(jī)在計(jì)算哈希難題過(guò)程中，消耗大量電力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球比特幣礦場(chǎng)年耗電量，超過(guò)捷克等全球159個(gè)國(guó)家。
其次，比特幣或許不是可持續(xù)的，獨(dú)特的發(fā)行機(jī)制或許會(huì)讓比特幣陷入“下議院悲劇”。
由于中本聰規(guī)定，每產(chǎn)出21萬(wàn)個(gè)區(qū)塊，新比特幣獎(jiǎng)勵(lì)減半。到2140年，比特幣全部被挖出時(shí)，礦工獎(jiǎng)勵(lì)僅剩用戶轉(zhuǎn)賬手續(xù)費(fèi)。
同時(shí)，別忘了“塊”的大小是有限制的，所以手續(xù)費(fèi)數(shù)量是一定的。
于是，在未來(lái)某一時(shí)刻，當(dāng)?shù)V工記賬獲得的比特幣獎(jiǎng)勵(lì)，與礦機(jī)硬件、電力地租等成本持平時(shí)，大量礦工將退出比特幣系統(tǒng)，算力集中在少數(shù)人手里。
他們可以憑借已掌握的算力，在之前的區(qū)塊上，延伸出新的“最長(zhǎng)鏈”，從而將另一條鏈作廢，從而將自己已經(jīng)支付的幣取回。這會(huì)對(duì)比特幣系統(tǒng)造成毀滅性打擊。
算力攻擊
事實(shí)上，比特幣社區(qū)早已認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的存在，近年來(lái)他們討論過(guò)擴(kuò)大“塊”的容量，或者引入隔離見(jiàn)證、閃電網(wǎng)絡(luò)等方案，提高每秒可處理的交易數(shù)（TPS）。他們甚至還討論過(guò)是否擴(kuò)大發(fā)行總量。但始終沒(méi)有達(dá)成一致。
好消息是，盡管比特幣支付還不像法幣一樣方便，但美國(guó)、日本、德國(guó)、加拿大、白俄羅斯、瑞士等國(guó)家已接受比特幣支付，并在一定法律范圍內(nèi)，承認(rèn)其合法地位，部分國(guó)家還設(shè)置了比特幣ATM機(jī)。
本質(zhì)上，作為一種貨幣，比特幣正向著初衷邁進(jìn)。相比之下，以太坊需要解決的問(wèn)題，就要復(fù)雜很多了。
區(qū)塊鏈能干嘛？
比特幣誕生后，人們發(fā)現(xiàn)共識(shí)機(jī)制可以提供全新協(xié)作方式。
比如，游戲開(kāi)發(fā)者可以將游戲內(nèi)交易的部分，接入?yún)^(qū)塊鏈軟件開(kāi)發(fā)工具包（SDK），這部分的數(shù)據(jù)將跟隨區(qū)塊鏈本身交易數(shù)據(jù)，一起被礦工打包確認(rèn)。
這種做法對(duì)游戲開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，可以節(jié)省相應(yīng)儲(chǔ)存、計(jì)算成本。而對(duì)于玩家們來(lái)說(shuō)，他們的交易記錄無(wú)法被任何人篡改，從而不會(huì)出錯(cuò)。
再比如，A公司向B公司購(gòu)買價(jià)值10萬(wàn)元商品，雙方簽了合同，由C公司做證明人擔(dān)保，約定1個(gè)月后付款。合同信息由礦工打包進(jìn)區(qū)塊鏈，無(wú)法被篡改。
B公司交付商品，C公司確認(rèn)合格，雙方在支付賬戶內(nèi)同時(shí)簽名，使區(qū)塊鏈內(nèi)的合同生效。1個(gè)月后，A公司賬戶會(huì)自動(dòng)向B公司付款，無(wú)需人工干預(yù)。
事實(shí)上，區(qū)塊鏈項(xiàng)目“超級(jí)賬本”（hyperledger）正在積極實(shí)踐第二個(gè)例子所說(shuō)的事情。目前，參與這一項(xiàng)目的公司，已經(jīng)達(dá)200余家，包括荷蘭銀行、巴黎銀行、華為、三星、IBM等企業(yè)。
可以看出，當(dāng)?shù)V工打包確認(rèn)的不僅僅是交易記錄，而是更廣闊的數(shù)據(jù)時(shí)，區(qū)塊鏈?zhǔn)褂梅秶矔?huì)隨之?dāng)U大，其功能跟云計(jì)算、支付寶等常見(jiàn)應(yīng)用類似。
而由于區(qū)塊鏈具備不可隨意篡改、自動(dòng)執(zhí)行合約的特性，使得溝通、信任、執(zhí)行等成本大幅降低，在部分場(chǎng)景中受到企業(yè)青睞。
但現(xiàn)階段，區(qū)塊鏈技術(shù)想做到大規(guī)模應(yīng)用，還得解決諸多問(wèn)題，其中效率和可持續(xù)，尤為關(guān)鍵。
所以，相比于比特幣，以太坊更關(guān)注可用性。
為此，他們正嘗試將共識(shí)機(jī)制由工作量證明（Proof of Work，簡(jiǎn)寫為POW）轉(zhuǎn)換成權(quán)益證明（Proof Of Stake，簡(jiǎn)寫為POS）。
并基于權(quán)益證明，開(kāi)發(fā)以太坊獨(dú)有的Casper共識(shí)機(jī)制，提高交易處理速度等，著重解決效率和可持續(xù)問(wèn)題。
該計(jì)劃將分為兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn)，第一個(gè)階段名為Casper FFG，第二個(gè)階段名為Casper CBC。
以太坊生態(tài)
權(quán)益證明機(jī)制POS
本質(zhì)上，以太坊也是一種“錢”，其產(chǎn)生過(guò)程同樣來(lái)自于礦工記賬獎(jiǎng)勵(lì)。
只是，以太坊礦工除了記錄交易信息，還記錄游戲、金融領(lǐng)域的一些數(shù)據(jù)，這一載體被稱為“智能合約”。
所以，在解決效率和可持續(xù)問(wèn)題之前，以太坊也需要做到結(jié)果一致、不可篡改。
那么，股權(quán)證明共識(shí)機(jī)制是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的呢？
當(dāng)用戶間發(fā)生轉(zhuǎn)賬，以太坊節(jié)點(diǎn)客戶端，會(huì)收到信息。
同時(shí)，所有參與者（節(jié)點(diǎn)，或稱驗(yàn)證人）客戶端會(huì)根據(jù)代碼，審核信息是否屬實(shí)，并自動(dòng)打包成“塊”。然后客戶端會(huì)對(duì)這些“塊”進(jìn)行投票。
得票最高的“塊”勝出，組成“鏈”，并同步至全網(wǎng)以太坊節(jié)點(diǎn)。此時(shí)，轉(zhuǎn)賬信息被判定為有效。
勝出“塊”的支持者們將獲得以太坊幣獎(jiǎng)勵(lì)，并開(kāi)始新一輪投票。
其中，投票權(quán)重由客戶端里以太坊幣的多少?zèng)Q定?？蛻舳顺钟械囊蕴粠旁蕉?，投票權(quán)重越高，獲得獎(jiǎng)勵(lì)概率越大。
這個(gè)過(guò)程被稱作權(quán)益證明（POS）。
在權(quán)益證明共識(shí)中，得票最高的“塊”通常是唯一的，且結(jié)果會(huì)被廣播是全網(wǎng)，這保證了全網(wǎng)交易記錄的一致性。
更重要的是，在權(quán)益證明機(jī)制產(chǎn)生區(qū)塊鏈的過(guò)程中，不需要使用機(jī)器計(jì)算“哈希難題”，使得其每秒可處理的交易次數(shù)大幅提升，并且節(jié)省了機(jī)器所需的電費(fèi)、地租等成本。
以太坊權(quán)益證明Casper
今年5月，F(xiàn)FG階段第一個(gè)代碼版本已正式發(fā)布，旨在將以太坊工作量證明轉(zhuǎn)變?yōu)闄?quán)益證明。
在Casper FFG階段，以太坊每50個(gè)區(qū)塊中，會(huì)有1個(gè)由權(quán)益證明產(chǎn)生。
在未來(lái)Casper CBC中，以太坊共識(shí)機(jī)制將全面轉(zhuǎn)為權(quán)益證明，并在此基礎(chǔ)上，做兩方面升級(jí)：加入保證金制度，上線分片技術(shù)。
保證金制度是為增強(qiáng)安全性而設(shè)立的。Casper規(guī)定，節(jié)點(diǎn)需提交以太坊幣作為保證金，一旦其想作弊，比如在為全部“塊”進(jìn)行投票，或者試圖對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起攻擊，則他們的保證金將全部被沒(méi)收。
而分片技術(shù)，是為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)處理交易的速度。分片技術(shù)指的是，先將節(jié)點(diǎn)分組，再將完整的交易數(shù)據(jù)分片，隨機(jī)放到不同組內(nèi)驗(yàn)證，最終結(jié)果打包成“塊”，組成“鏈”。
分片技術(shù)就像寫書一樣。首先，系統(tǒng)將“寫作主題”，也就是一定時(shí)間內(nèi)的交易信息，梳理出“章節(jié)目錄”；然后，隨機(jī)將不同章節(jié)的寫作任務(wù)，分配給不同的小組。大家分頭寫完后，再組合成“書”。
理論上，參與驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)是無(wú)限多的，分組也會(huì)無(wú)限多，所以，以太坊處理交易速度是無(wú)限快的。
從目前的進(jìn)度來(lái)看，以太坊有望在明年年底前，完成Casper CBC上線。
同時(shí)，隨著子母鏈（Plasma）、賬戶分離概念（account abstraction）以及無(wú)狀態(tài)客戶端(statelessclients)等功能上線，以太坊網(wǎng)路建設(shè)將全部完成。
網(wǎng)傳V神個(gè)人以太坊地址
V神的“驕傲”
Casper共識(shí)對(duì)于以太坊意味著什么？從其創(chuàng)始人V神（Vitalik Buterin，以太坊創(chuàng)始人）的言論中，可以看出端倪。
在他個(gè)人推特中，置頂內(nèi)容是，提醒大家防范假冒以太坊的騙子。
此外，他還說(shuō)過(guò)數(shù)字貨幣隨時(shí)可能歸零，以及勸賺錢的項(xiàng)目方不要炫富。
在接受“王峰十問(wèn)”采訪時(shí)，V神表示，以太坊已經(jīng)不再那么依賴比特幣了，并且他還認(rèn)為交易所都應(yīng)該下地獄。
將這些言論概括起來(lái)，V神表達(dá)的意思是，希望以太坊可以獨(dú)立活下去，不受比特幣和幣圈其他因素影響。Casper是這一切的開(kāi)始。
權(quán)益證明不僅使以太坊從根本的共識(shí)機(jī)制上，區(qū)別于比特幣，更重要的是，它是有效率的，這使得以太坊幣這一數(shù)字資產(chǎn)，有了錨定實(shí)體產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的可能性，讓其嵌入實(shí)體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行當(dāng)中。
當(dāng)以太坊幣有了實(shí)體資產(chǎn)負(fù)債做發(fā)行背書，其與法定貨幣已經(jīng)沒(méi)有本質(zhì)差別了。
而權(quán)益證明使得節(jié)點(diǎn)想?yún)⑴c記賬前，需買入大量以太坊幣，并鎖定。客觀上，鎖倉(cāng)會(huì)使以太坊幣價(jià)格達(dá)到新高度。
若以太坊幣價(jià)借此超越比特幣，或?qū)氐讛[脫比特幣“陰影”，其價(jià)格不受比特幣漲跌影響。
目前，Casper CBC的細(xì)節(jié)仍在討論中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)將于2019年部署完畢。經(jīng)歷過(guò)The DAO黑客事件的V神，明顯比之前謹(jǐn)慎了很多。
他一手締造了幣圈的繁榮，這是他的“驕傲”，他不想讓自己的“驕傲”輕易死去。
以上就是關(guān)于eth是pos機(jī)制,感受以太坊共識(shí)機(jī)制演進(jìn)藝術(shù)的知識(shí)，后面我們會(huì)繼續(xù)為大家整理關(guān)于eth是pos機(jī)制的知識(shí)，希望能夠幫助到大家！
