ETH-权益证明-21

_leslie
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  • POS概述：

    • ⽐特币和以太坊⽬前采⽤的都是POW(⼯作量证明)机制，但这种⽅式⼀直为⼈所诟病，因为其浪费电⼒资源，“挖矿”过程消耗了⼤量的电⼒资源，这些能耗是必须的吗？
    • 矿⼯挖矿是为了取得出块奖励，获取收益。系统给予出块奖励的⽬的是激励矿⼯参与区块链系统维护，进⾏记账，⽽挖矿本质上是由矿⼯投⼊资⾦来决定的（投⼊资⾦买设备 → 设备决定算⼒ → 算⼒⽐例决定收益）。那么，为什么不直接拼“钱”呢，即直接根据投⼊钱的多少来进⾏收益分配，这就是权益证明的基本思想
    • ⼀般来说，采⽤权益证明的货币，会先预留⼀些货币pre-mining给开发者，⽽开发者也会出售pre-sale⼀些货币换取开发所需要的资⾦，在系统进⼊稳定状态后，每个⼈都按照持有货币的数量进⾏投票
    • 优点：
      • 省去了挖矿的过程，避免了因此产⽣的能耗和对环境的影响
      • 维护区块链安全的资源形成闭环，⽽POW中维护其安全的资源需要通过现实中流通的货币购买矿机等设备，这导致有⼈想要攻击，只需要外部聚集⾜够资⾦就可以攻击成功（⼩型币种很容易被攻击掉），⽽POS可以有效防御这种情况，因为对于POS来说，⽐如要发动51%攻击时，必须要先设法获得此种加密货币发⾏量⼀半以上的份额
    • POS与POW并不互斥：
      • 有些币种采⽤混合模型，例如挖矿难度与持有币的数量相关（实际并不能这么简单设置，因为会导致“旱的旱死，涝的涝死”，需要添加⼀定限制，⽐如添加Proof of Deposit，即刚投⼊的币需要锁定⼀段时间，不能⽴即使⽤等等）

  • 权益证明这么好，为什么实际中并未得到⼤规模应⽤？

    • 因为仍然存在很多挑战，例如“双边下注”nothing at stake：
      • 比如当区块链系统产⽣了分叉，存在两个区块A和B竞争主链时，采⽤权益证明的⽅法就是所有持币者对这两个区块投⼊币进⾏投票，从⽽决定哪⼀个区块成为最⻓合法链上的区块
      • 假如有⼀个⼈，在A和B同时进⾏下注，最终A区块胜出，那么他能够获得A区块相应收益，⽽在B区块进⾏投票放⼊的“筹码”也会被退还，这也就导致其每次都能获得收益
      • 由于⼀个⼈可以拥有多个账户，所以⽆法强迫⼀个⼈⼀次只能投向⼀个区块，⽽越有钱的⼈，通过“双边下注”得到的收益也就越多

  • ETH拟采⽤的POS：Casper the Friendly Finality Gadget(FFG)：

    • 该协议在过渡阶段需要和POW结合使⽤
    • 在⽐特币系统中，为了防范分叉攻击，⼀个交易在其获得6次确认后被认为该区块安全。但实际上这种安全只是概率意义上的安全，仍然可能会被拥有强⼤算⼒的⽤户在其前⾯发动分叉攻击
    • Casper协议引⼊了⼀个概念：Validator(验证者)
      • ⼀个⽤户想要成为Validator，需要上交⼀笔“保证⾦”，这笔保证⾦会被系统锁定
      • Validator的职责是推动系统达成共识，投票决定哪⼀条链成为最⻓合法链，投票权重取决于保证⾦数⽬
      • 具体做法：
        • 每挖出100个区块作为⼀个epoch
        • 需要投票决定此epoch是否可以成为Finality
        • 两轮投票two-phase commit
          • 第⼀轮Prepare Message，第⼆轮Commit Message
          • 规定每轮投票都要获得2/3以上的验证者同意才能通过
        • 在实际中，针对其进⾏了⼀些修改，两轮投票在实际中只需要⼀轮即可，⽽且将epoch减少为50个区块
          • 每个epoch的投票对于此epoch来说是Commit Message，对于后⼀个epoch来说是Prepare Message
          • 连续两个epoch都得到2/3以上的投票，才算有效
          • epoch.png
      • 矿⼯挖矿会获得出块奖励，⽽验证者也会得到相应奖励
        • 如果验证者有不良⾏为，被发现时要受到处罚：
          • 例如某个验证者“⾏政不作为”，不参与投票导致系统迟迟⽆法达成共识，此时会扣掉部分保证⾦
          • 如果某个验证者“乱作为”，⽐如给两边都进⾏投票，被发现后没收全部保证⾦
          • 没收的保证⾦被销毁，相当于减少系统中货币总量
        • 验证者存在“任期”，在任期结束后，进⼊“等待期”，在此期间等待其它节点检举揭发是否存在不良⾏为，若通过等待期，则可以取回保证⾦并获得应该得到的投票奖励
      • Q：这样⼀定能保证不被篡改吗，通过投票达成的Finality是否可能被推翻？
        • 如果发动攻击的是矿⼯，则不可能推翻已经达成的Finality，因为在该协议下，⽆论矿⼯算⼒多强，最终投票权都不在其⼿中
        • 攻击成功的情况：必须在系统中，存在⼤量“验证者”进⾏了两边投票，也就是说，⾄少1/3（该协议规定超过2/3才有效）的验证者两侧都投票，才会导致系统被篡改，⽽这⼀旦被发现，这1/3验证者的保证⾦将会被没收

  • 以太坊系统设想，随着时间推移，挖矿奖励逐渐减少⽽权益证明奖励逐渐增多，从⽽实现POW到POS的过渡，最终实现完全放弃挖矿，权益证明仍然存在缺陷，但⼯作量证明已经得到了事实检验，该机制较为成熟

  • EOS：

    • 加密货币“柚⼦”，2018年上线，采⽤权益证明的共识机制
    • 其采⽤的是DPOS：Delegated Proof of Stake
    • 该协议核⼼思想是通过投票选出21个超级节点，再由超级节点产⽣区块

  • 其它观点：

    • 有⼈认为POW消耗的电能所占⽐值并不⼤，⽽且其对于环境的影响是有限的
    • 挖矿提供了将电能转换为钱的⼿段，⽽电能本身难以传输和存储，⼀般来说，⽩天所发的电不⾜，晚上所发的电⼜多于实际需求
    • 因此，挖矿能够将多余的电能转换为有价值的货币，也就是说挖矿消耗电能可以有效消耗过剩产能，并且带动当地经济发展
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