工作证明(PoW)共识 vs 股权证明POS共识


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​​​共识是区块链生态系统中争论最多的主题之一。 所有区块链共识建立方法如果能够解决流行的拜占庭问题就

被认为是有效的,拜占庭问题:一个通过不可靠的通信手段处理计算机网络的复杂问题。

工作证明(PoW)成为第一个为区块链建立拜占庭容错的共识机制。 PoW是一种经过实战检验,经过研究和技术验证的区块链的方法,但它并不完美。由于能源消耗和ASIC集中化,许多人怀疑PoW的可持续性。目前,比特币区块链每年消耗的电量与整个智利国家大致相同。

除了比特币区块链消耗的超额能源水平之外,许多人担心ASIC硬件制造已变得非常集中,而且大型矿场在网络上拥有过多的电力。目前,比特币网络中超过51%的哈希值由三个大型矿池提供。

为何不是股权证明POS?

PoW共识模型是处理未知对手和不完善信息分布的系统中信任问题的核心解决方案。那么为什么不能将股权证明(PoS)成为共识机制的下一个王者呢?

致力于PoS的研究是合法的,并且是有益的。 PoS被认为更快,更便宜,更高效。但是,区块链协议的主要目标本身不应该是效率。速度必须放在去中心化的背景下。

VISA和Mastercard很有效率。 PayPal非常有效。效率是我们已经实现的。然而,去中心化仍然是目标,仍然是一个不断变化的目标。
去中心化并实施它将创建(并正在创建)一系列区块链项目。在æternity,我们相信那些最有可能取得成功的人将是那些将比特币网络视为去中心化标准并试图改进它的人。

此外,PoS存在许多问题,最终可能使其不如PoW共识。

“富人越来越富”的问题

在一些最流行的PoS实现中,如果用户拥有一定数量的加密货币,则只允许他们参与建立共识。这个数字因协议而异。以太坊中的建议量为~1000 ETH。这意味着只有拥有~1000 ETH(或以当前价格$ 410 000)的用户才能开采和获得奖励。

这有效地将用户分为两组 - 通过接收网络奖励可以变得更富有的人和那些ETH余额保持不变的人。换句话说 - “富人变富,穷人变穷”。
也许这与PoW没有什么不同,PoW只有经济上富裕的用户才能参与采矿活动。然而,PoS的另一个问题是富人比例更富裕。一个大持有者(以太坊的PoS中的矿工)将变得比一个小的更富有,因为他们将获得每个新区块的更大百分比。

“没有股权”问题

在PoS中,验证者可以创建无限版本的真相,并将其作为链条的附录提出。这被称为“没有股权”问题,其中验证者可以发布不同的事物,对不同的块进行投票,并收集奖励,无论他们是否一次投票多于一件事。

为了解决“没有股权”的问题,以太坊的股权证明解决方案已经制定了一个名为“Slasher”的反击惩罚工具,如果他们行为不端,会削减验证人的利益,但这种解决方案并非防弹。

由于它的设计和实施方式,Slasher理论上可以从区块链中分离出来,并且漏洞将在分叉链上持续存在。
“远程”攻击(弱主观性)

这些类型的攻击指的是上面的“没有股权”问题。在攻击者可以提出无限不同版本的协议中,他们也可以创建替代的过去。通过这样做,他们可以有效地创造“不同的链”。没有深入细节,这意味着没有长时间开采的用户(取决于PoS的协议实现,通常是一定数量的块)无法确定他们是否遵循“正确”链。对于首块的验证器也是如此。他们没有办法知道哪个“链”是正确的。所有PoS系统都存在这个缺陷。

假设一切都在正确的股权证明条款上正确运作,从数学上证明,如果没有额外的信任来源,就无法找到交易的真实历史。如果区块链总是需要信任来源,那么首先就会消除区块链的含义。

Æternity做什么来解决共识问题?

Æternity以不同的方式解决共识问题。而不是尝试大量理论和未经测试的证明共识模型,æternity正在使用修改后的工作证明共识机制。如上所述,工作证明带有一系列相关问题,包括大量能源消耗,硬件限制以及矿场强加的去中心化问题。

为了解决这个问题,æternity正在使用Bitcoin-NG一致性算法与Cuckoo Cycle哈希算法配合使用。

Bitcoin-NG是一种新的共识算法。它可以基于工作证明POW,并使用一系列具有最多工作的块来解决冲突并减少链上确认延迟。该算法具有临时领导者,该领导者使用工作证明随机选出。该领导确认所有将发生的事件,直到下一个矿工解决加密拼图,有效地实时验证交易。

Cuckoo Cycle是用于工作证明POW的算法。该算法是一种更平等的工作证明方式,可以最大限度地降低硬件架构中的性能差异,并使硬件的开采具有成本效益。这是通过使主存储器延迟成为瓶颈来实现的,因为DRAM延迟保持相对稳定,而CPU速度和存储器带宽在硬件架构和处理技术之间变化很大。

Cuckoo Cycle是一种新颖的图论理论工作设计,它结合了可扩展的内存需求和即时可验证性。此外,它是第一个设计,其中内存延迟主导运行时。除非出现任何无法预料的记忆时间权衡,否则它会产生近乎理想的记忆限制工作证明,其商品硬件的成本效益可以极大地有利于矿业的分散化。
Cuckoo Cycle的一个有趣特性是制造ASIC并不符合成本效益。尽管如此,ASIC几乎无法避免,因此在某些时候,用于Cuckoo循环的ASIC将变得可用。然而,有趣的是,即使发生这种情况,硬件制造商也无法在普通用户上创建ASIC。无需复杂的GPU和设计,也无需任何公司或公司来保护技术。

感谢Cuckoo Cycle,设计,创建和制造ASIC(一旦可用)将更加容易和开放给任何人。

这是什么意思?

不仅得到了工作证明POW的共识,而且速度很快。与比特币的10分钟块时间相比,æternity区块链将为关键块提供3分钟的快速块时间,这些块提供微块的整体验证,以及验证交易的微块的块时间约为3秒。所有这些都是由Bitcoin-NG实现的。在快速区块之上,区块链由更加分散的矿工社区保护。

使用Cuckoo Cycle,使用廉价的可用硬件保护区块链是一个现实,同时在运行时更高效。因此,采矿应该适用于通用商品硬件,同时消耗的功率低于替代品。