从PoW到PoS共识机制的发展,其中面临着一个共同的问题「由谁产生区块」,如何安全高效地维护网络的运行,我们将利用两篇章节详细分析其中面临的难题,以及目前业界已有的解决方案和PlatON的解决方案。区块链技术因其具有去中心化、不可篡改、可验证和可追溯性等特性,受到各国政府、金融机构和社会组织等高度重视。而作为区块链中的核心,「共识机制」决定了区块链的安全性、去中心化和可扩展性等重要性质,因此显得尤为重要。最初比特币所提出的PoW共识机制,通过算力不断计算一个难题的解来获得记账权,造成资源浪费和低效率,另外各大矿池的算力垄断也导致其逐渐失去去中心化特性。随后StakingEconomyPoS共识机制被提出,其让获得记账权和拥有的权益相关,权益的占比和获得记账权的概率成正比。在该机制中,通过权益选择生产者节点和验证节点,由生产者节点提议区块,一组验证节点来对区块进行共识,以解决PoW机制中资源浪费,低效率等问题。随机数方案
Purpose Ether ETF增持183.74枚ETH:据Purpose官方数据显示,截至今日10时,Purpose Bitcoin ETF持有的BTC数量为19692.14,持仓量无变化;Purpose Ether ETF持有的ETH数量为55394.82,较前日增持183.74枚ETH。[2021/6/12 23:32:20]
本质上PoW和PoS都是在解决谁出块,如何安全高效地对区块达成共识,以维护一个分布式账本。为了更好地实现去中心化和安全性,所选取出来的节点需要保证随机。所以如何获得一个大家都认同的、安全的、一致的随机数成为关键问题。如果直接用区块内的数据来产生随机数,那么出块节点就可以通过调整区块内的数据来控制随机数的生成,优先获得记账权,从而达到操控链的目的。这将带来安全性问题,因此基于密码学的各大方案诞生了。VRF
Staked CEO:以太坊从PoW向PoS的转变将使其退出流通:10月14日消息,加密货币借贷平台Staked联合创始人兼CEO Tim Ogilvie表示,以太坊将完成从PoW向PoS的升级,这将有效地将以太坊带离流通领域,取而代之的是以太坊的通证化版本。[2020/10/14]
目前有不少团队使用VRF来生成随机数对选择区块生产者和验证者进行选择,每个节点私下利用随机数和权益秘密抽签,计算是否达到某个阈值,然后再将节点身份和区块同时公布,这样节点就能避免受到攻击被阻止出块,因此具有较高级别的安全性。整体方案具备后验性,但由于其秘密抽签的性质和每轮投票都更换验证人,因此需要多级步骤来对区块达成共识。BLS门限签名
TOP Network CMO:STEEM风波是DPoS的中心化以及用户不掌握私钥的后果:近日,公链Steem社区与孙宇晨为了网络控制权掀起了一场投票之战。在此过程中,孙因为联合头部交易所动用用户代币为其进行投票,使事态进一步发酵。对此,TOP Network CMO Noah Wang表示,此次投票风波说明了两大问题:一是DPoS机制并不是完全去中心化的,可以说是弱中心化的机制,这种机制很容易让权力集中,这也是TOP公链为了保证去中心化,采用PoS-PBFT*机制的原因之一;二是只有掌握私钥才算真正掌握数字资产,去中心化的区块链钱包才是存放数字资产的首选。[2020/3/6]
还有利用基于BLS门限签名生成随机数,通过随机数选择区块的生产者和验证组完成共识,使用阈值机制创造随机性解决了关键的「最后一个参与者」问题,即该协议中的最后一个参与者知道下一个随机值并可决定中止协议。但由于其各组成员事先确定,不具后验证性,缺乏一定的安全性,并且组内人员数量较大,需要保证大部分节点在线,通讯量巨大效率低下。PVSS
验证人的选取是根据权益占比和概率选择区块生产者,而随机数是利用PVSS,多方协作生成,保证生成的结果既不可预测又不被Abort,并且通过FTS算法依据权益选取节点,整个选取过程随机并且去中心化,是第一个被工业界采用的学术界提出来的可证明是安全和健壮的PoS算法。VDF
由斯坦福大学密码学教授DanBoneh等人在其论文Veri?ableDelayFunction中提出,VDF是一个数学函数能保证结果的唯一性和过程的串行性,该函数接受一些输入参数并且保证计算需要至少一定时间后才能得到结果,验证者可以根据输入参数快速验证结果的正确性。由于VDF的特性可将其应用以增强安全性,例如在多方交互生成数据时或从某个来源获取数据时,不直接将结果应用而是将结果输入到VDF中,避免预知和操纵结果。总结
各类实现方案各有千秋,各自从不同角度、不同目标做出不同的解决方案,但最终无论各类随机选取方案如何实现,它们都应该以保证去中心化、安全性和高性能为最终目标。在下一篇文章中我们将介绍PlatON中验证人选举的随机方案,敬请期待!
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