拜占庭将军的问题——共识机制

伟大的人物常常拥有历史联想力——丘吉尔

在很久很久以前,拜占庭帝国准备攻占一座敌方城堡,派出A、B两位将军分别带队驻扎在敌方城堡两翼,伺机而动。由于敌方城堡易守难攻,只有两位将军同时发动进攻才有可能取得成功。

因为两位将军在不同的位置,要统一计划只能通过传令兵互通消息。于是,为了能统一时间发起进攻,A将军派出传令兵向B将军告知进攻时间。但是,这中间会存在以下问题:

1,传令兵当了叛徒,传达虚假进攻时间。

2,传令兵中途被敌方所杀,消息没有传递到位。

这就是拜占庭将军的问题。

INX Digital Company宣布与BitGo合作推出机构级数字证券钱包管理解决方案:金色财经报道,加密交易所运营商INX Digital Company宣布与BitGo合作,为受监管的安全代币推出了一个试点企业级钱包管理解决方案。[2023/5/4 14:41:01]

为了解决这个问题,A将军想出一个办法:同时派出10名传令兵,这中间就算有叛徒或者中途被截杀的,只要不超过三分之一,B将军就可以根据剩下三分之二的消息得出最后的判断,这样两位将军就达成共识,有效的解决了统一作战计划的问题。

这就是所谓的拜占庭容错——简单说,就好比一个正在工作的系统,纵使出现一些小的问题,但不影响其正常运行。

而以上拜占庭将军遇到的问题,对应到区块链系统中,实际上是指分布式系统多个节点中,如果部分节点失效或者存在恶意行为,那么,如何才能保证其他节点仍然能够保持一致性?在区块链中,技术人员研究出了多种共识机制以解决这个问题,常用的的共识机制有工作量证明、股权权益证明(POS)、委托权益人证明(DPOS)以及实用拜占庭容错(PBFT)等等。

韩国监管机构计划调查当地交易所的加密质押服务:2月15日消息,在美国SEC最近对加密质押服务进行打击后,韩国金融监管机构正计划审查当地交易所的加密货币质押服务。

韩国当局对当地媒体News1表示,加密货币质押服务已在海外受到审查,当地服务也将受到审查。他们没有透露调查的时间表。(Forkast)

金色财经此前报道,美国SEC宣布,加密交易所Kraken将“立即”结束向美国客户提供的加密质押即服务(staking-as-a-service )平台服务,并将向SEC支付3000万美元罚款,以解决针对其提供未注册证券的指控。Kraken的控股公司Payward Ventures, Inc.和Payward Trading Ltd.将终止质押服务和项目。[2023/2/15 12:08:14]

一,工作量证明:

超2130万枚SOL将于2023年解锁,占总供给量的4%:1月2日消息,据Solana Comapss数据显示,2023年将有2130万枚SOL(约合2.14亿美元)被解锁,占总供给量的4%。其中,SOL将于1月7日解锁1,816,357枚。[2023/1/2 22:20:31]

POW共识机制的基本原则是,必须通过一定的工作量才能获得投票权和记账权力,从而达到全网共识。也就是说你必须完成一定的工作量,你才有话语权。比如说在比特币挖矿中,你想获得记账权,就必须贡献自己的计算机算力,这样就有效的防止一些人注册多个僵尸账号影响投票结果,因为僵尸账号没有实际设备支持,是不可能获得投票权力的。

所以,在POW共识机制中,:1,记账前你必须完成一定的工作量;2,一份工作量一票原则,投票权平均分配;3,记账结果要经过大家检查,如果正确,会得到奖励,如果不正确,那工作就白费了。在这样的规则下,诚实的人会获得奖励,不诚实的人白白浪费工作量,因此,大部分人都会守规矩。

Bitget推出加密项目融资平台Launchpool:金色财经报道,总部位于新加坡的数字资产交易平台 Bitget 宣布推出加密项目融资平台 Launchpool ,目前尚不清楚该平台会支持哪些类型的加密项目但据悉该平台将会启动 XRP 空投。另据波士顿咨询集团最近发布的一份报告,Bitget 已超过 FTX,成为全球交易量第三大的加密衍生品交易所。(thecryptobasic)[2022/9/6 13:10:22]

POW是数字货币最早使用的共识机制,在这种机制下,每个人都可以参与进来,大家处于一种绝对公共的竞争协作状态,达到一个完美的去中心化效果。所以非常适合公有链的运行,并且它的安全性是经过时间验证的,。

当然,它也存在诸多缺点:

1,耗费资源:POW挖矿需要耗费大量无用的计算,比如比特币挖矿,需要耗费巨大的电力资源,而计算结果本身并无实用价值。

美股三大上市比特币矿企二季度亏损超10亿美元:金色财经报道,二季度比特币价格暴跌约60%,导致不少美股上市矿企出现巨额亏损。据公开交易数据显示,在截至 6 月 30 日的三个月中,Core Scientific Inc.、Marathon Digital Holdings Inc. 和 Riot Blockchain Inc. 三家美股上市比特币矿企分别报告净亏损 8.62 亿美元、1.92 亿美元和 3.66 亿美元,此外Bitfarms Ltd. 和 Greenidge Generation Holdings Inc. 等其他大型矿企持股价值也出现减记。Mellerud数据显示,头部上市矿企在 6 月份开采了 3,900 枚 BTC,但卖出了 14,600 枚,比如 Core Scientific 仅在6月就出售了大约 80% 的代币以支付运营费用和支持增长。除了矿企之外,其他与加密货币相关的上市公司二季度业绩表现同样不佳, Coinbase Global Inc. 报告亏损 11 亿美元,MicroStrategy Inc. 也净亏损超过 10 亿美元。[2022/8/17 12:30:02]

2,效率低:POW机制达成共识效率低,交易确认时间长,可延展性差。

3,算力垄断风险:如比特币挖矿本质是算力的竞争,而矿池的发展就出现记账权垄断的问题,也就是说超过51%算力,那将导致破坏去中心化的风险。

该机制应用于BTC,以太坊前三阶段等

二,股权权益证明:

为了解决POW浪费大量算力去做无意义计算的缺点,技术人人员发明了POS共识机制。与POW相比,POS更加节能,它要求挖矿者拥有股份,也就是必须持有一定的代币,相当于挖矿抵押物,以保证矿工的利益和区块链的利益联系在一起,这样,矿工就不会去破坏区块链的运行,因为那样的话就是破坏自己的利益。而且,在POS机制中,是根据挖矿者持有的股份多少来调整挖矿的难度。换句话说,持有的代币越多,挖矿越容易,得到的奖励就越多,反之,挖矿就越难,得到的奖励就越少。

所以,POS显而易见的优点是资源消耗小。但总的来说,其实现较为复杂。中间步骤较多,容易产生安全漏洞,并且还是需要挖矿,而相比POW,安全性还需要进一步验证。

该机制应用于点点币、QTUM等。

三,DPOS委托权益人共识机制,其实是POS的一个变种,在DPOS中,并非所有持币者都有记账权,而是所有持币者选出一部分代表,这些代表才具有记账权。这样极大地提高效率。但是,由于其记账权为少数代表所控制,本质上已经沦为一种半中心化系统。

该机制应用于BTS,EOS等。

说到这里,大家是不是发现点什么?POW人人平等,多劳多得。是不是有点像咱们的社会主义?而POS是谁资本比较厚实,谁就获得更多,这会导致富的人越来越富,穷的人越来越穷,是不是有点像资本主义?怎么感觉这两种共识机制更像是两种社会制度的演变呢!哈哈

四,PBFT实用拜占庭容错共识机制,简单说,就是一种少数服从多数的机制,只要所有节点中,失效节点不超过三分之一,网络总能达成正确共识。它的优点就是记账速度快,且在进行过程中不用发行代币的激励机制,缺点就是其任然是半中心化的系统,且节点数量不能太多,否则将会严重影响效率。所以PBFT一般用在企业集团内部等私有链或联盟链中。

POW和POS是目前主流币中应用最广泛的共识算法。当然,除了POW以及POS、DPOS、PBFT等的变种算法之外,市场上还有其他一些共识算法,比如Paxos算法、Raft算法,以太坊第四阶段Casper共识技术,DAG技术有向无还图等。其实这一切技术的创新都在不停地尝试解决区块链所谓的“不可能三角”,即性能、安全和去中心化不可能同时得到极致的满足。

比如,POW在安全和去中心化上比较突出,但性能效率方面就显得比较迟缓,根本无法达到商用的可能。而DPOS在性能上比较突出,但是是在牺牲去中心化的前提之下实现的。所以,能均衡满足“不可能三角”原则的共识机制目前还在研究中。

在这过程中,业界除了探究新的共识机制。也有通过原有的机制叠加均衡:POW+POS双层共识,或在原有机制上的创新,比如分片技术、侧链技术、状态通道等,都是朝着高性能、安全和去中心化兼顾的方向去发展的。在众多设想和探索中,那一项或多项技术能实现区块链的伟大愿景呢?一起期待。

随着区块链领域的不断深挖和探索,加上现在科学技术的突飞猛进,笔者相信,区块链的商用正一步步的靠近我们大众的生活,近在眼前。

而对于区块链技术来说,其本质不仅仅是传统技术上的革新,更加重要的是它将重构一种新的协作模式,带给大家一个新的理念,让大家意识到,世界原来还可以这样运行。

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