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共识算法(POW、POS、DPOS、PBFT、RPCA、dBFT)

苹果imtoken钱包安装 2023-03-05 07:34:02

POW:Proof of Work,工作证明。

比特币在区块生成过程中使用 POW 机制。 满足要求的区块哈希由N个前导零组成,零的个数取决于网络的难度值。 得到合理的 Block Hash 需要大量的试算,计算时间取决于机器的哈希速度。 当一个节点提供了一个合理的 Block Hash 值时,就意味着该节点确实经过了很多次计算尝试。 当然,不能得到计算次数的绝对值,因为找到一个合理的hash是一个概率事件。 当一个节点拥有全网n%的算力时,该节点有n/100的概率找到Block Hash。

POS:Proof of Stake,权益证明。

POS:又称权益证明,类似于财产存放在银行,这种模式会根据你持有数字货币的数量和时间分配相应的利息给你。 简单来说,它是一个根据你持有货币的数量和时间给你利息的系统。 在权益证明POS模式中,有一个词叫币龄,每个币每天产生1个币龄。 比如你持有了100个币,一共持有了30天。 那么,此时你的币龄为3000。 这时候如果找到一个POS块,你的币龄就会被清零,每清空365个币龄,你就会从区块中获得0.05个币的利息(假设利息可以理解为年利息rate of 5%),那么在这种情况下,利息=3000*5%/365=0.41货币,这个很有意思,持有货币就有利息。

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DPOS:Delegated Proof of Stake,委托权益证明

比特股的DPoS机制,中文名称叫做Share Authorization Proof Mechanism(也称受托人机制),其原理是让所有持有比特股的人进行投票,产生101个代表,我们可以理解为101个超级节点或者矿池,这101个超级节点的权利是完全平等的。 从某种角度看,DPOS有点像议会制或人民代表大会制。 如果代表未能履行职责(轮到他们时未能产生区块),他们将被除名,网络会选出一个新的超级节点来取代他们。 DPOS的出现主要是由于矿机的产生。 大量的计算能力被不了解或不关心比特币的人使用。 类似于演唱会黄牛,囤积大量门票,根本不关心演唱会的内容。

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PBFT:Practical Byzantine Fault Tolerance,实用拜占庭容错算法。

PBFT是一种状态机副本复制算法,即将服务建模为状态机,状态机在分布式系统的不同节点上进行副本复制。 状态机的每一个副本保存了服务的状态,同时也实现了服务的操作。 所有副本的集合用大写字母R表示,用0到|R|-1的整数表示每个副本。 为了描述方便,假设|R|=3f+1,其中f是可能失败的最大副本数。 虽然可能有超过 3f+1 个副本,但额外的副本除了性能之外不会提高可靠性。

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RPCA:瑞波币共识

2013年2月,Vitalik Buterin详细介绍了Ripple共识证明(Proof of Consensus),但RPCA真正应用于算法共识是在2014年。RPCA每隔几秒就可以应用于所有节点比特币采用了pow共识算法,非常高效,可以用来维护整个网络的有效性和一致性。 在整个社区中,一旦达成共识,当前账本将保存并记录之前所有的交易信息,然后关闭成为最终账本。 所有网络节点在这个封闭的分类账中保持相同。 在 Ripple 共识证明算法中,节点可以人为地干扰投票并维护一个不信任列表。 RPCA 的缺点是容易受到攻击。 黑客可以伪造节点,甚至大量传播潜伏,在某个时间突然攻击所有网络。 当然,RPCA的好处是可以出块,Ripple不需要大量的计算。 其维护成本高,可以手动维护节点,但也存在更换节点的风险。 自然地,它可以通过人工干预来消除网络中不安全的节点。 网络因此被分成两部分。 牺牲了自动化的优势比特币采用了pow共识算法,保证可信节点不被攻击。

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dBFT:蚂蚁共识(delegated BFT),一种改进的拜占庭容错算法

YI 采用的共识机制是基于 Castro 和 Liskov 提出的“实用拜占庭容错算法”(Practical Byzantine Fault Tolerance),经过改进使其适用于区块链系统。 拜占庭容错技术广泛应用于分布式系统,如分布式文件系统、分布式协作系统、云计算等。

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Ant主要做了以下改进:

1) 将C/S架构的请求-响应模式改进为适合P2P网络的点对点节点模式;

2) 将静态共识参与节点改进为可动态进入和退出的动态共识参与节点;

3)为共识参与节点的产生设计一套基于持股比例的投票机制,通过投票确定共识参与节点(记账节点);

4)在区块链中引入数字证书,解决了投票过程中记账节点真实身份的认证问题;