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以DENC区块链为例,告诉你共识机制到底是什么?

作者:链大全 日期:2018-08-30 15:38:20


上回我们讲到DENC区块链的部分底层架构。实际上,DENC的底层架构还包括其他重要的分层,其中最重要的正是“共识网络层”。

 

在币圈和链圈,大家都经常听到共识机制这个词。共识机制到底是怎么一回事呢?所谓共识机制,实际上就是让区块链系统的每一个节点达成一致的策略和方法。技术界大佬李开复就曾经有一个很经典的说法:夫妻意见一样听丈夫的,夫妻意见不同听太太的。确定了这样的规则,夫妻就很容易达成“共识”。

 

 

两夫妻需要共识,那么区块链为什么也需要“共识”?其中最大的原因在于区块链是一个去中心化的产物,中间没有任何的仲裁机构,出现争端没人可以处理。因此,在区块链系统中,共识机制就相当于一个大家都要遵守的规矩。试想一下,如果一个人同时拿着一枚金币,同时向两个人A和B进行支付。一枚金币当然不能掰开两半来交易,但是这枚金币到底在哪个交易中有效呢?总不能节点上的人一部分说A有效,一部分说B有效吧。为了解决这个问题,就需要一个固定的规则。区块链的世界,同样是个很讲规矩的世界。

 

如今的比特币,使用的是POW共识机制。DENC区块链选择的却是基于拜占庭容错(BFT)的权益证明(POS)。这是为什么呢?

 

这事儿我们需要从POW到底是什么先说起。所谓的POW,是英文proof of work的缩写,意为工作证明。在POW机制下,获得的代币是根据挖矿贡献的有效工作进行分配的。这听起来很公平,多劳多得嘛。但是为何DENC还会选择POS机制呢?这是因为POW带来了大量的资源浪费,同时效率也极为低下。前段时间比特币价格一度跌破6000美元,使得很多小型矿场选择了关门大吉。其中最大的原因在于6000美元的这个心理价位,实际上已经很接近挖出一枚比特币的成本价了。这6000美元的成本中,其中绝大部分都是电费。可以想象,为了一枚虚拟的数字货币,到底要花费多少宝贵的能源。

 

 

因此,为了确保DENC区块链网络能够适用于物联网这类数据庞大的系统,同时避免带来不必要的浪费,POS机制就发挥了其独特的作用。

 

POS是proof of stake的缩写,意为权益证明机制。POS要求证明人提供一定数量加密货币的所有权。用股票的方式来说,就是谁拿的股票越多,那么谁的话语权就越大。核心思想是根据持有的财产以及持有财产时间来作为随机分配记账权的标准。在这里我们就需要提出一个币龄的概念。你拥有一个币一天,就会带来一天的币龄。你的币龄决定了挖矿的收益,而不是通过大量的无意义的计算机运算来获得。

 

那么问题来了,POS实际上是怎么运作的呢?其实,POS的本质仍然是进行挖矿运算,但是在发现一个新的区块时,POS机制会根据每个节点的币龄,按比例降低节点的挖矿难度,从而加快了挖矿的效率。这样就省去了无数矿机挖矿带来的巨大电费消耗,更加环保和有意义。

 

除了POS机制以外,DENC还用上了拜占庭容错机制(BFT)。拜占庭容错指的又是什么呢?拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance英文缩写为BFT)的目的是为了在非可信的分布式系统中允许出现一定数量作恶节点的前提下,依然使得各节点之间达成一致性。

 

在DENC区块链中,每产出一个区块后,需要经过大家的投票签名确认。BFT共识机制将使每轮投票签名只能由一个验证者提出,当验证者收到超过2/3验证者的签名才能确认区块的归属。因此,BFT算法可以容忍不超过1/3节点数量作恶(故意给出错误信息)或失败(网络掉线或宕机造成无法回复)。只要有超过2/3的节点正常,系统就能正常运作,能够动态调整出块时间,具有高性能、高效率的特点,适合于物联网这类数据庞大的系统,并且有较高实时性记账要求的弱中心上层应用,提供了确定交易执行、拜占庭容错、动态调整节点等特性,非常利于智能充电的商业应用场景。
 

DENC综合了BFT和POS的共识机制,使得在DENC区块链中作恶需要大量的代币才能有更大的概率广播区块,极大地提高了作恶的成本,也保证了区块链的安全。对比比特币单一的POW算法,BFT+POS的混合共识机制具有更高的效率,更低的资源浪费的优点。对比比特币缓慢的交易处理速度,BFT+POS的机制更加适用于大规模物联网运作。

 

这一期的共识机制就讲到这儿,下一期我们将会给大家介绍DENC区块链底层架构中的智能合约引擎层,我们下回再见咯。