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区块链是什么(下)?凭什么他可以记账,共识机制有话说

上篇《区块链是什么?读完这篇文章你就掌握70%区块链入门》的末尾有个问题:区块链网络上的陌生人出于什么承认区块的有效性?他们为什么愿意苦哈哈地帮助记账?现在,我们开始学习另外这30%的基础知识。

区块链网络是一个完全靠陌生人节点记账和维护、非安全的网络环境,因此,冥冥之中一定存在某种物质,让这些未曾谋面的人按照规章去办事。这到底是什么呢?

共识机制

拿小明举例。小明每个月要上缴工资给夫人小红。每月,公司将小明的工资拆开打到招商银行和建设银行2个银行(你懂的),小明在微信上绑定了这两张卡,然后从微信转给小红。小红再提现至她的工商银行。

如果有人问:“小明直接把两张银行卡上缴小红不就好了”,问出这个问题的肯定没成家,成家的都明白要给自己留一点。

单这一家子的财务问题就涉及4个完全独立的信息系统:招商银行、建设银行、微信钱包、工商银行。如果放到全世界来看,不同的银行、无数的账户每天发生的资金变化就更复杂和诡异了,因此,每个银行不仅需要很多时间、金钱去开发信息系统、维护自己的账本数据库,而且跟其他信息系统进行对账的成本更加高昂,每隔一段时间就要对账,以确保双方信息准确且统一。

目前,我们就生活在这个中心化的世界,由值得信任的中心化系统维护各自的账本。而在区块链的世界里,我们只需要一个统一的账本数据库,以极大降低现实生活中的对账成本,这就是区块链。后续我们会详细讲解“区块链如何降低对账成本”

在这个层面上,共识机制具有一种神奇的力量,它让全网节点达成共识、创造出区块链上的trustless(免信任的)记账机构,保证每笔交易在所有记账节点上的一致性。

还有人说,共识机制就是区块链世界的法律,让区块链能够正常运作。

三大共识机制

了解共识机制的重要性后,我们接着侃主要的3个区块链共识机制:PoW,PoS和DPoS。

一. PoW(Proof of Work,工作量证明)

工作量证明,指大家只认你挖矿贡献的有效工作量。电脑性能越好,挖矿时间越长,获得的回报也越多。

PoW机制的代表是:比特币。在挖矿过程中,矿工需要经过大量的计算(哈希碰撞),去试出一个正确的区块哈希值。一台普通家用电脑对比一台ASIC芯片矿机,就像蚂蚁和大象的区别,况且按照现在全网的算力分配和挖矿难度,建议普通电脑一边凉快去。

假设全网中某节点拥有最大的算力30%,就算它算力最强大,也不是每次都能挖出区块;一开始系统设置就很公平,1)挖矿是概率事件,相对弱小的节点偶尔也能走运挖到区块;2)挖矿的概率和计算能力是分不开的,30%算力的矿机有30%的成功概率,也就是说,产生的100个区块里,有30个是这个最强节点挖出来的。

二. PoS(Proof of Stake,权益证明)

权益证明,通俗一点就是:有“钱”真的了不起啊。Stake在英文中还有“股份”的意思,因此,我们可以把权益证明机制简单理解为:股份越多,话语权越大。

PoS和上面的PoW有相似之处,均是通过哈希运算竞争记账权/挖到区块;但记账权与账户的币龄(即权益)呈正相关。在PoS机制下,各节点通过币龄证明自己有记账资格。

币龄=代币数量 x 持有代币的时间,每个代币每天产生1币龄。

PoS机制的代表是以太坊(第四个阶段),那么我们就用以太坊举例。假设你的账户持有100个以太币10天,那么你的币龄=100 x 10 = 1000。这时,你获得记账权的概率就是100币龄节点的10倍。当你挖出一个以太坊区块,你的币龄就会被清零,重新开始累积。

如果被选上的记账节点碰上水逆,没有按预期挖出区块,那么该节点在本轮被pass掉,换下一个节点。

三. DPoS(Delegated Proof of Stake,委任权益证明)

DPoS有时也译作:股份授权证明,它与PoS原理相似,区别就在于这个Delegated(委任的、委派的);也就是说,就像全班同学选班干部,DPoS是全网节点选出代表进行记账。

每个持币者都可以参与投票,票数最高的前XX名被选为代表(或称“见证人”)。代表数量有限(一般是奇数个),因此他们会互相竞争来获得记账的工作。例如DPoS共识算法的代表EOS,20多万持币地址投票选出21个记账代表,各个记账代表按既定时间表轮流产生区块。

如果代表主动降低获得的收入,他们就可以吸引更多人的投票。

关于PoW, PoS和DPoS三个共识算法的优劣分析,后续再另外写一篇吧!现在我们思考一开始的这个问题:为什么人们愿意苦哈哈地争夺记账权?

争夺记账权的背后是奖励机制

以比特币为例,历史上第一个比特币区块诞生于2009年1月3日,叫做创世区块(Genesis Block)。一直到在2012年11月,每挖出一个区块,就能获得50个比特币奖励+该区块内所有交易的手续费。每四年奖励减半,2016年底奖励25个比特币+所有交易的手续费,时至今日奖励虽然再减一半,只有12.5个比特币+所有交易的手续费,但按照今日比特币价格60,000RMB以上,一个区块价值七、八十万,着实令苦哈哈上班的我们很凉啊!

( _ _)ノ|

不同的区块链有不同的奖励机制,例如以太坊的奖励机制就更复杂了,每挖出一个新区块,将获得固定奖励5 ETH + 区块内所有程序的Gas费用总和 +(如果有叔块的话,每个叔块)5 ETH x 1/32。这里我就不深究Gas和叔块是什么鬼了,解释起来一晚都不够。

(图片来源于网络)

本文把区块链基础知识的剩下的30%讲得差不多了:最主要的3种共识机制,以及各节点的记账活动各有不同的激励方式。如果读完本文有收获,欢迎与我互动;科普区块链,有你的功劳哦!


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