「区块链基础概念100」:共识机制 | 018
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1. 基础概念
共识机制/ Consensus
由于点对点网络下存在较高的网络延迟,各个节点所观察到的事务先后顺序不可能完全一致。因此区块链系统需要设计一种机制对在差不多时间内发生的事务的先后顺序进行共识,这种对一个时间窗口内的事务的先后顺序达成共识的算法被称为“共识机制”。
2. 深度解读
「区块链通识课」:大话区块链的共识机制(下)
你好,欢迎收听由火星财经推出的《区块链通识课50问》。
这一讲会为大家介绍三个流行的共识机制,即工作量证明、权益证明和权益授权证明。
在正式开始之前,我们一起来回顾下历史。
古希腊的雅典是一个拥有十几万人口的城邦,公民大会是雅典的最高决策机构,当遇到特别重大的事件时,比如抵御波斯入侵或和斯巴达开战,雅典所有的成年男子就会齐聚一堂。决策的方式是采用举手或呐喊,如果采用呐喊的话,可以想象这样的场面:几万名身强力壮的男子,顶着地中海的烈日,随着一声令下,声嘶力竭地呐喊出来。场面肯定非常壮观!
我们常说有理不在声高,但是在古希腊的城邦民主中,嗓门大真的是一件非常占便宜的事情。
当罗马帝国统一了欧亚非,将地中海变成了帝国的内湖。罗马虽然照搬了希腊的神话故事,但此时如果按照希腊城邦的方法来进行决策,因为罗马人口达到了四千万,是不可能将所有人都聚集到一个地方的,所以罗马采取了元老院和人民大会相结合的制度。元老院成员必须是学识和经验丰富的长者,人民大会的代表必须是被选举出来的贵族和平民的代表。
区块链的发展正好借鉴了这三种制度。
比特币的区块链系统所采用的是工作量证明,它比拼的是谁的算力高,或者是哪个矿池的总算力高。在求解未知数的过程,大家都使足了劲儿,特别像雅典城邦的公民大会上,通过大家的喊声的音量来决策。
在区块链的密码学一讲中,我们介绍过SHA256哈希算法,比特币在做工作量证明时,使用的就是这个哈希算法,具体规则是这样的:对一个区块里的所有信息加上一个特定的数字,然后对这串信息做SHA256哈希算法,假如计算结果满足挖矿难度,即结果的前四位都是0,那么所加上的这个特定的数字就是要找的数字。这名矿工解答了这一轮的猜数字问题,因此就获得了记账的权利。如果计算结果的前四位不都是0,说明没有找到特定的数字,就得赶紧投入到下一个循环的计算中。
但是工作量证明的问题很多,最被人诟病的就是如果要进行快速的哈希计算,就要使用非常昂贵的硬件,算的越快,消耗电能也越快。因此,为了节省成本,矿场大多位于电力便宜的偏远地区。但是即使如此,批评比特币挖矿消耗了过多的能源的声音仍然很大。不能到偏远地区开矿场的人,不惜选择偷电的方式进行挖矿。
新闻报道,一位50后的常女士在2018年1月11日至10月2日期间,利用四台比特币矿机盗取将近两万度电,获利六千多元。被公安机关查获后,不仅矿机都被没收了,被罚了一万元,还被判四个月拘役。可谓是惨重的教训!
如果说工作量证明是凭借力气赚钱,按照多劳多得原则运行的。那么权益证明就是按照“资历加财力”的规则运行的。
罗马的元老院,最开始是由各大豪门贵族的家族长老组成的,不仅拥有立法权,也掌管着财政、外交、军事等权利。
在2011年,在一个比特币论坛中一位名为“量子机制”的用户提出一项技术,他称之为权益证明。
权益证明的基础概念是,让每个人互相竞争挖矿是很浪费的。因此相反的是,权益证明通过选举的形式,其中任意节点被随机选择来验证下一个区块。
权益证明中没有矿工,但是有验证者。权益证明并不让人们挖新区块 而是制造新区块。
验证者并不是被完全随机选择的,要成为验证者,节点需要在网络中存入一定数量的货币作为权益,可以将这理解为保证金。
权益的份额大小决定了被选为验证者的几率,从而得以创建下一个区块,这是线性相关的。假设张三在存入100美元,李四存入1000美元,那么后者被选为验证者的几率是前者的10倍。
第一个真正使用权益证明的是点点币,它考虑的因素包括币龄,随机化和节点资产,也就是拥有的币的数量。
在基于工作量证明的系统中,矿工的奖励是被挖出的加密货币,而权益证明的系统中奖励通常是交易手续费。
最后,我们再来看下权益授权证明。
与罗马的平民大会相比,权益授权证明和现实世界中的股东治理制度更相似一些。在公司中,股东通过持有公司的股票来获得对公司的治理权,谁持有的股票额度越高,谁拥有的权力就越大。在权益授权证明中,股东的权力被定义为投票权,股东通过投票选出信任的节点,获得票数最多的节点组成委员会。系统的运行就是靠这些超级节点支撑的,超级节点之间并没有互相监督或者投票之类的流程,轮到哪个超级节点记账就谁记账,然后下一个超级节点继续。如果某个超级节点真的干的不行或者犯了错,股东就不会继续把选票投给他,他就不再是超级节点了。这个和我们国家的人大代表制度是不是也很类似,民众通过手中的选票选出人大代表,人大代表组成人大代表委员会,如果人大代表干的不好,不为民请命,下一届民众就不选他当人大代表了。
和人大代表换届一样,民众并不能因为今天对人大代表不满意,今天就把人大代表换掉,而是要等到下一届换届时不选他当人大代表。
因此,我们也能理解,在股份授权证明中,即使那些被选出来的超级节点作了恶,就算第一时间发现了,也没有什么办法阻止错误的事情发生,只能眼睁睁地看着。但是大家也不必担心,但凡某个超级节点作了恶,他的作恶记录就会被记录在区块链上,不仅再也不能被选为超级节点,他在以后的收益也会大大降低,以此作为惩罚。
介绍完三种主流的共识机制,相信大家都有一定的理解了。我们再来总结一下:
工作量证明的原理最为简单,实现也最简单,网络传输只要传递猜出的数字就可以,但缺点是消耗的能源很高,计算速度慢;权益证明和权益授权证明的资源消耗比工作量证明小得多,计算速度也更快,但是实现比较复杂。
这一讲就到这里,感谢大家的收听!最后想补充一点,共识机制其实远不是以上三种共识机制,如今已经演化成数十种、甚至上百种的共识机制,对共识机制感兴趣的朋友,可以登录火星财经,搜索“共识机制”关键字,或者查看“火星号”有关共识机制的精选文章。相信你能对共识机制有更多更新的认识。
导读:工作量证明的原理最为简单,实现也最简单,网络传输只要传递猜出的数字就可以,但缺点是消耗的能源很高,计算速度慢
《精通门罗币》:什么是共识机制
《精通门罗币》第四章(2)——头等仓连载中
4.3.3 门罗“出租车”使用难题来确保公平性
验证一组交易和将他们打包进区块,在计算上并不是什么难事。对于矿工来说,真正耗时的任务是需要寻找一组能够补足当前区块的随机数。这个难题极具挑战,且只能通过暴利破解来不断尝试;寻找有效随机数的过程中,不存在任何捷径,在数学上也无法缩小搜寻范围。矿工只能随机挑选数字,然后看是否能补足当前区块,不断试错,循环反复。
这种无理的障碍设定起初看似非常古怪!对于矿工来说,验证交易这样的至关重要的工作, 在计算上却十分简单,而对于寻找并提交随机数这种无用的工作上,却极其困难。
为了理解这背后的原因,想想一个假设的门罗出租车网络。这个网络里只有几辆出租车,但有很多司机。主要提交了受认可的路线,他们将获得短暂的出租车使用权。一天到晚,城市各处的潜在乘客都打电话叫车。所有还未接通的乘车请求呼叫被放置在一个实时的待处理出行“池”中。

图4.4:在准备出行计划的第一阶段,每个司机注视着待处理出行池,起草着路线。
传统做法是一个中心化的出租车管理处为每一个出行订单指定车子或司机,但门罗出租车网络的做法是:每一个司机观察池子并规划一个可以在半小时之内完成5~10单的方案。有经验的司机可以快速地完成这个规划过程。司机完成规划后,将方案中的出行订单打包在下一个出行"区块”中,并开始下面所描述的任务,完成后提交他们的路线至门罗出租车网络。
如果司机提出了一个有效的路线,那么他的方案将被认可。该出行方案中的出行订单将会从记忆池中移除,司机检查好出租车,便开始将乘客送往目的地。司机从各个乘客那里收取车费,并还将从门罗出租车网络中获得作为第一个提交完成规划的奖金。
以上的比方对于你们来,应该还是比较直观的。未完成的出行订单存放在记忆池中,当某个司机成功地提交了受认可的订单区块,这些乘客将被送往目的地,相应地,这部分订单也会从记忆中移除。

图4.5:当司机们完成了(相对)简单的路线规划,他们必须解一道难题:从地址中抽取字母拼凑成句子。
然而,门罗出租车公司有一条非常奇怪的规则:司机在向门罗网络提交路线规划之前,必须完成一些比较难的任务。想象下司机必须从目的地地址中快速找出
在门罗加密货币中,有着类似的特点:寻找随机数很难,但是验证随机数很简单。在这个出租车场景中,要从一打地址中重组出50词的有效句子很难。但是,让一个人来评估结果,并验证它是否可以补足当前区块是很容易的。当一个司机像下图所示一样提交随机数(造句),你可以快速判断“Apple jam is very bad”(苹果酱不好吃)是一个有效句子,以及这个句子是否是从乘客的目的地中重组而来的。对于造句来说,验证的过程几乎是瞬间可以完成的。

图4.6:从地址中重组句子是耗时且棘手的。然而,验证的过程却十分简单。
富有经验的司机可以在60秒内完成路线规划,然而重组句子可能需要数分钟。实际上,为了提交区块,重组句子这种无意义的工作占用了大部分的时间。
从司机的视角下回顾下这个过程:在上一个区块被认可之后,你立即开始从记忆池中手机一笔出行订单并完成一份出行规划方案。然后你急忙地从地址中抽取单词充足成句子。在那几分钟里,你和其它所有司机都在对同样一份出行订单列表做着同样的事情。突然,有个司机提交了出行规划方案和句子。你的出行规划中的所有订单瞬间从池子中消失了。你必须立即放弃手上正在忙的事情(因为乘客已经在行程中了),开始收集下一组未出行订单,并重复造句的过程。
为什么门罗出租车网路要向司机施加这么难又无用的任务呢?这其实是他们确保所有乘客一定会被公平对待的原则。想象有几个品行不端的司机,他们会选择性地忽视从某个区域发出的所有订单,或只选择因公出行乘客下手敲竹竿。如果没有造句的过程,这些恶意的司机个人或群体会不断地提交他们(不公平的,排外的)的路线图规划。他们会对某些乘客群体造成系统性的威胁,这与门罗出租车网络的核心理念”人人平等“截然相反。
出租车司机间的造句竞赛对于确保出租车和订单的公平对待来说至关重要。假设所有的出租车司机造句的速度相差无几,那么司机提出方案和提交出行订单区块的可能性是随机的。单个司机连续包揽数个区块的情况不太可能发生,因为每一个司机都在和所有其他的司机竞争,并且无法在这样的竞争中持续获胜。
大多数的司机都是比较诚实的,提交公平的出行订单区块来保证整个城市的交通顺畅。如果有少数的恶意司机试图提交不公平的区块,造句任务将防止他们控制整个系统。统计上来说,他们偶尔会率先完成造句并提交排他性的路线规划。然而,剩余的司机大多为诚实的,他们会开始下一个区块的竞争并提交公平的出行订单区块。因为区块的竞争结果是比较随机的,那么下一个区块大概率上会由一个诚实的司机竞得,这样一来,之前被可以排除在出行区块之外的订单将有机会被纳入下一个区块中。通过施加“无意义”的工作,来使门罗出租车系统的订单分配随机化,保障少数的恶意司机无法针对个人或群体,将其订单拒绝在区块之外。
门罗出租车系统没有负责管理和分配出行的中心化权威,而是通过让司机来参与“无意义”的造句竞赛来随机地分配订单。从统计上来讲,出租车大多数情况下被分配给诚实的司机,所以门罗出租车网络以公平至上的服务理念闻名。
此刻你或许想问这个出租车的比方跟加密货币有什么关系,你可能已经想到,去中心化的门罗出租车系统就是门罗加密货币网络的类比,在无中心化权威的情况下提供公平的全球化服务。
每一笔出行订单对应门罗交易,在记忆池中等待被收集进出租车/区块。出租车司机代表矿工,两者都进行着简单却又重要的工作(司机规划路线;矿工收集和验证交易),并被要求和其它司机/矿工进行造句/随机数竞赛。这使得出区块权的分配随机化,(在统计学上)使得大部分的出租车/区块被分配给诚实的司机/矿工。任何一个率先提交路线规划的司机都将获得乘客的出行费用和来自门罗出租车司机的额外奖励。同样地,矿工也会获得区块中的交易手续费,以及一笔佣金(也称为币基 [coinbase]和区块奖励 [block reward])。
4.3.4 矿工提供服务并收费
每个一个矿工成功挖出区块(即第一个找到随机数,补足最长链上的下一个区块),他们将收到两种报酬:
1. 首先,矿工收到一笔对其补足包含经过验证的交易的区块的奖励。这个区块奖励与出租车网络付给司机的额外奖励相似。所有矿工收到和确认新挖出的区块后,将刚刚出炉的币基添加到那个率先找到有效随机数的矿工地址中。
2. 其次,矿工从被打包进区块的交易费收取手续费。门罗用户提供的手续费越高,其交易越有可能被尽快打包进区块中。
通常很多人误认为矿工在“寻找”或“铸造”加密货币。实际上,矿工只是验证交易,并因自己的工作收取加密货币。这种引入新的门罗币方式也称作货币发行曲线(coin emission)。
当门罗启动时,门罗币的发行曲线速率超过30 XMR/2分钟。区块奖励平稳减少至2022年的0.6 XMR/2分钟。相对其他加密货币的区块奖励的瞬间减半,门罗这种持续减产的设计是为了向矿工提供一种更为稳定的经济环境。在2022年以后,门罗将进入速率恒定的尾部发行(tail emission)阶段,每个区块奖励将一直为0.6 XMR。
大多数加密货币都会设置一个货币发行的固定上限,以控制总供应量。当供应量触及上限后,矿工就不再获得新币,收入来源只有手续费。如比特币,矿工盈利模式将在2140年改变,届时比特币供应量达到2100万枚且永久不再增发。这种模式常常被奉为“通缩”,然而相关的讨论也常常基于将通胀性货币供应(inflating monetary supply)的概念与“通胀”(inflation)一词的其它用法混为一谈,来描述大众不希望看到的货币购买力的减少。
进入尾部发行阶段后,门罗的供应年增长率不超过1%(0.6 XMR/2分钟)。因为矿工一直可以收取手续费,币基奖励在长期可以向他们提供更好的财务稳定性。这项社会契约激励着矿工继续使用他们的设备来维护门罗网络的安全。

图4.7:一个矿工在挖出区块时,将收到两种形式的报酬:1)每笔交易的手续费;2)刚刚出炉的新门罗币作为区块奖励。
导读:对于矿工来说,验证交易这样的至关重要的工作, 在计算上却十分简单,而对于寻找并提交随机数这种无用的工作上,却极其困难。
五分钟读懂区块链的共识机制
众所周知,区块链具有去中心化、点对点传输、透明、可追溯、不可篡改、保证数据安全等特点,在各个领域发挥着重要作用,在各大企业间的地位也不言而喻,马云甚至说过:区块链是未来三大核心技术之一。
区块链之所以能有这么重要的地位,其实分不开它内在所拥有的一系列特点,其中区块链的共识机制发挥了重要作用。

什么是共识机制?
共识机制是一种区块链治理体系,是通过结合经济学、博弈论等多学科设计出来的一套保证区块链中各节点都能积极维护区块链系统的方法。它首先由中本聪在比特币白皮书中提出,逐渐发展成为一种维护分布式账本多中心化的重要机制,是保持区块链安全稳定运行的核心。

而按照百度百科上的说法,
所谓“共识机制”是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认,对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲,如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识,但他们都一致认为你是个好人,那么基本上就可以断定你这人还不坏。
共识机制所遵循的原则
共识机制主要遵循“少数服从多数”和“人人平等”两个哲学原则,通过一定规则,使系统中各个参与者快速就系统中记录的数据达成一致。
其中,“少数服从多数”不仅局限于竞争节点数量,系统中的各个节点也可通过竞争计算能力、权益凭证数量或其他可竞争参数以取得其他节点的支持;“人人平等”意味着网络中记账节点的地位是平等的,所有节点都有机会优先获得提请写入数据的权利。

区块链共识机制的分类
目前,较为主流的算法有PoW、PoS、DPoS、PBFT等,在实际使用时,每种算法都有各自的优点和缺点。
因此,在应用于不同场景时,区块链项目将会采用不同的共识机制和算法,就如UfileChain。
UfileChain遵循的共识机制
考虑到性能及安全性问题,UfileChain设计了可插拔的共识机制,系统支持PBFT、 POA、Raft等主流算法,以满足不同的业务需求。具体体现为,用户通过接口创建的 UfileChain子链允许采用不同的共识机制。

由于UfileChain是一个应用于数据管理的区块链项目,数据的安全性是UfileChain首先要考虑的因素,而且,作为一个联盟链平台,UfileChain系统由多个互相信任的成员共同维护,因此在 UfileChain 的母链上,也将默认采用改进型的 PBFT 算法作为核心共识算法,以提升网络性能的同时,保证数据强一致性。
区块链技术的应用,将改变我们生活的方方面面,改变社会整体的运作,而作为区块链技术核心特点之一的共识机制,将使得在没有中心化权威机构管理的情况下,让区块链系统不断运行下去。

Ufile Chain是一个专注于个人信息的认证、储存、流通、确权和隐私保护的联盟区块链平台,将打造一个以个人数字身份为基础的、以高校、企业、政府部门等权威机构为核心节点的联盟链体系。
Ufile Chain,致力于实现个人信息价值的自由流通
导读:区块链之所以能有这么重要的地位,其实分不开它内在所拥有的一系列特点,其中区块链的共识机制发挥了重要作用。
3. 产业动态
区块野史 | 中本聪的共识机制
比特币也是一个异步的事件驱动型系统。但与传统的分布式系统不同,参与者是非许可的,这意味着他们在加入网络之前没有经过身份验证和授权。然而,不知为何,他们都在没有领导或任何协调机制的情况下,同步对其账本的状态进行了更改,这超出了他们自身的利益。如何利用自利来协调一组不同的、未经验证的、甚至可能是敌对的个人?

比特币的众多优势之一是它利用了经济激励措施使矿工们按时生产有效的区块。矿工获得的奖励以他们所维持的分类账的会计单位计价,即比特币。中本聪的推测是,那些破坏分类账,威胁系统货币的欲望将被那些既得利益者的欲望所消除。
如此,即使某些节点运行缓慢,甚至恶意地生成无效的区块,像比特币这样的分布式系统中的矿工也可以就交易顺序达成一致。这些都是在没有许可型共识的限制性要求的情况下达成的。
比特币系统已经显示出了它在正常运行时间和分类账完整性方面的韧性。重要的是,它可以在不用审查网络上的各个节点的情况下完成这项任务;机器可以随意加入或退出,系统的属性保持不变。
挖矿产业概览
挖矿产业概览
与发行通证、风险投资或波动率交易相比,挖矿产业较少出现在资本市场的各类营销中,使其成为最可预测的加密货币投资活动。挖矿的盈利能力受到半导体周期、能源成本和加密货币市场整体表现的营销。虽然矿业投资从本质上来说是一个长期投资,但只要矿工可以优化管理费用并以公平的市场价格购买机器,即可减少挖矿的成本投入。一个矿工购买硬件或支持特定网络的决定 受短期市场潮流的影响远小于网络协议的特性和所购买硬件的技术生命周期的影响。矿工考虑的基本因素包括但不限于以下几点:
• 选择一个可行的网络。
• 以合理的价格从合适的硬件制造商处购买硬件。
• 根据硬件周期调整购买时间。
• 托管设施的能源成本和其他管理费用。
• 托管设施的安保和人员配备。
• 流动型奖励管理。
• 地方法规和税收。
推动挖矿页市场动态的主要因素有两个:
哈希率增长、价格波动
从根本上讲,这两个因素是密切相关的。较高的哈希率增强了区块链的安全性,使网络更具价值;反过来,随着相关货币的价格增长,对挖矿设备的需求也将增加,这意味着挖矿硬件供应商之间的竞争会加剧,以获取该需求。
尽管到目前为止,比特币现货价格急剧下跌,但比特币网络的哈希率一直在以惊人的速度增长。自2018年1月以来,比特币矿工和交易者一直生活在完全独立的世界中:矿工不断对硬件和设施进行再投资,预计核心协议层面的工程进展将会带来下一轮的价格上涨。因为矿工控制着流动性,这几乎就等于一个自我实现的预言。

图11:尽管比特币价格下跌,哈希率仍在继续增长。
来源:bitinfocharts.com)
哈希率增长和价格波动之间的不匹配是硬件市场和资本市场不同步的结果。在正常情况下,挖矿难度可以通过半导体生产商台积电(占比特币ASIC产量的90%)的晶圆出货量来预测。代工厂的交付周期(通常为三个月)比比特币价格周期长,这意味着在比特币价格下滑期间已经投入生产的晶圆将导致产能过剩。

图12:由于不可持续的挖矿利润,对台积电晶圆需求可能下降。
(来源:Morgan Stanley Research)
另一方面,由于工作量证明的累积性,更高的哈希值涌入网络会使系统更加安全和可靠。更高的最终性意味着系统在处理交易时会更加稳定,对第三方开发者在系统上进行开发也更加方便。
使用工作量证明的加密货币通过设计将资本市场和分布式网络紧密的联系到了一起。随着比特币价格在过去十年里不断攀升,挖矿产业发展成为一个巨大的行业。2018年上半年,最大的加密货币ASIC制造商Bitmain报告了25亿美元的收入和11亿美元的利润。

图13:比特币矿工近年的收入。
(来源:Frost&Sullivan)
矿业的现状就是这样。
导读:比特币也是一个异步的事件驱动型系统。但与传统的分布式系统不同,参与者是非许可的,这意味着他们在加入网络之前没有经过身份验证和授权。
ETM首席科学家Aaron Yuan:未来公链获胜关键:共识机制、性能和生态建设 |火星总编时刻
火星财经APP一线报道,6月9日19:00,「火星总编时刻」第28期在公链发展研究学习群展开,本期对话主题为「双诺奖背后的均衡公链,UPOS如何突破不可能三角」,火星财经副总编辑猛小蛇、ETM首席科学家Dr.Aaron Yuan围绕“均衡公链”展开讨论。
对话中Dr.Aaron Yuan表示,共识机制从POW转向POS是一个必然的过程,但POS未必是唯一的方向,因为POS本身也存在着一些弊端。未来的共识机制,如果能在POS基础上有效解决去中心化问题将会是一个非常棒的机制。
在谈及新共识机制UPOS时,Dr.Aaron Yuan表示这一共识机制的特色就在于,基于博弈论机制以及纳什均衡,它能够最大化地实现安全性、高效性、去中心化的兼容,从而找到突破口,给这个一直以来困扰已久的“不可能三角”问题提供答案。或许未来突破“不可能三角”也不是不可能。
以下为核心观点:
1.从POW到POS机制的进化应该是一个必然的过程。
2.UPOS共识机制的特色就在于:基于博弈论机制以及纳什均衡,它能够最大化地实现安全性、高效性、去中心化的兼容。未来,真正突破不可能三角也未必不可能。
3.ETM除了共识机制以外,区别于其他公链的还有独创的独立组件“混沌加密算法”,能够抵抗量子攻击。其次,上凸函数抑制权益,拒绝如BTC一般的超线性收益。最后一个就是魔方网络协议。
4.最终获胜的公链三个特质:第一,它的共识机制能否体现公平性、去中心化,这是区块链的核心问题。第二,它的链的性能是否高效,能否承载高TPS应用和解决拥堵问题,这是公链能否被广泛应用的前提。第三,生态的建设和发展情况,包括用户社区、开发者社区、投资者社区等等,这是一个项目能否落地的关键。
5.区块链技术确定将是一个价值互联网的世界。
6.新入场的投资者需要注意三个方面:信息差、判断力和学习能力。以下为对话原文,由火星财经APP编辑整理:
猛小蛇:我们注意到包括以太坊等知名的公链在朝着POS机制进化,您怎么看待这一变化?这是否意味着POS或许是未来的方向?
Dr.Aaron Yuan:我先谈谈共识机制。共识协议是区块链系统的核心组成要素,也是区块链与互联网的区别所在。而第一个引进共识协议的区块链就是比特币,其采用的POW共识机制,即工作量证明,矿工通过竞争挖矿获得激励的一种机制。由于竞争方式单一,其安全性广受好评。但是会耗费大量的能源,同时,ASIC 矿机以及矿池的出现,打破了公平以及去中心化的构想,这也是POW备受诟病的原因。
此后以太坊提出了向POS过渡的方案,即股权证明,通过持有代币数量和时间进行挖矿获得代币收益。因为POS并不需要处理复杂的运算进行工作量证明,所以POS消耗的能量较少。同样的,因为不需要所有的节点参与交易证明,整个区块链网络的扩容性更高。
我觉得,从POW到POS机制的进化应该是一个必然的过程。
POS将是一个方向,但未必是唯一的方向,因为POS本身也存在着一些弊端,比如在POS机制里,拥有币和币龄越高的节点拥有着越高产生新区块的权力,这样容易产生马太效应,也就无法避免中心化的趋势,未来的共识机制如果能在POS基础上有效解决去中心化问题将会是一个非常棒的机制。UPOS机制,可以说是这种机制的典型代表。
猛小蛇:无论是POW、POS抑或是其他共识机制,多多少少都存在着一些问题,比如POS的巨大能耗,POS则是对“千币侯”更偏袒,我们了解到ETM的共识机制是UPOS,能否简单介绍一下?以及特色在哪?有没有还有待完善的地方?
Dr.Aaron Yuan:简单地说,我们的科学家将DPoS与PoW算法改进并结合,融合两种机制的优势,从而形成我们现在的UPoS共识机制。
这一共识机制的特色就在于,基于博弈论机制以及纳什均衡,它能够最大化地实现安全性、高效性、去中心化的兼容,从而找到突破口,给这个一直以来困扰已久的“不可能三角”问题提供答案。
目前,关于UPoS共识机制的缺陷,我想说的是,以前面对比特币在安全性上的缺陷,人们采取了PoS作为迭代。而当PoS共识机制使去中心化程度受损,于是EOS等玩家又选择了DPoS。那么在这种演进状态中,到底有没有一个十足完美的共识机制可以解决以上遇到的问题?其实这都有待技术的试错和市场的考验,而作为一个学术性质的项目团队,我们不会说自己是打造的是完美的UPoS共识机制,不断钻研、打磨我们的UPoS,这是无可非议而且要一以贯之的。
猛小蛇:好奇一下,您是出于什么机缘或者什么原因想做ETM公链?其中有什么值得分享的故事?
Dr.Aaron Yuan:我是2014年才接触的比特币,当时看完比特币的白皮书,给我的影响和启发非常大。我自己本身是研究分布式系统的,师从著名的分布式系统专家、国际电子电气协会院士Eyad-Abed教授,也有从事分布式网络研究的相关经验,所以看到与自己研究相关的领域就很感兴趣。
我算是比较幸运的,在后来的研究过程中,又遇到一些志同道合的校友,我本科和硕士都是在华科念的,很多华科相关领域的研究人员加入进来,我们的团队得到不断地丰富,研究成果也很显著。至于为什么要做ETM公链,我觉得还是出于作为一名科研工作者的执念。
其中还有一个小插曲,前几年就有朋友说,比特币会大涨,叫我赶紧囤几个,但我其实更关心的是技术层面的东西,后来提起这个事,还被笑话错失了几个亿。
回到ETM公链,在接触比特币之前,我从来没有见过一款产品或技术能够把金融概念和分布式网络结合得这样好。但同时我也发现,区块链的发展,越来越偏离去中心化的本质,而且没有一个项目能够真正解决“不可能三角”问题。于是,我在想,为什么不运用我自己擅长的研究领域来解决“不可能三角”这样一个问题呢?这也正是我们En-Tan-Mo诞生的初衷。
猛小蛇:现在的公链项目种类繁多,数量更是数不胜数,您觉得ETM除了共识机制以外,还有哪些是区别于其他公链的?现在ETM给自己的定位是怎样的?
Dr.Aaron Yuan:除了共识机制之外,以下我从三个方面介绍我们项目区别于其他项目的独特性:首先,En-Tan-Mo独创的独立组件“混沌加密算法”,能够抵抗量子攻击。什么意思呢,BTC中采用的哈希256加密算法能够有效验证大家的工作量,所谓的工作量其实是一个不断解密的过程,但是量子攻击却能够在瞬间解密,也就是说哈希256算法在量子计算机面前是不堪一击的,但是我们开发的混沌加密算法是能够抵御量子计算的。
因为,混沌序列对解密防护的重要一点是,即使解密者已掌握产生混沌序列的方程,也难以猜测决定混沌序列的系数参数以及混沌序列的初始值,简而言之,在有限时间内无法解密。
其次,上凸函数抑制权益,拒绝如BTC一般的超线性收益。

如这张图所示,票数(token数量)的累加不能带来成倍的收益。举个不太精确的例子,在ETH那里100倍的票数可能带来100倍的权力,BTC的算力曲线里能带来120倍的收益,但在ETM这里会被抑制到90倍,这个在一定程度上鼓励了中小玩家的参与,又一次在去中心化的道路了做了一些坚持,体现的是社会主义。
最后一个,魔方网络协议。为了解决以太坊主链拥堵的问题,则必须引入主链和侧链,才能实现多层级的快速流转,侧链解决高交易量下的网络拥堵,跨链达成网络价值流转。
关于项目的定位,目前来说,我们还是属于基础设施类。也是因为我们项目立项比较早,在2017年中就启动了,所以我们没有特地为哪一个应用场景开发专门的公链,而是定位于一个大型的泛公链体系。再往细分的话,可以说是属于泛PoS/Staking的项目。
猛小蛇:我们注意到:IEO自去年以来一直保持较高的热度,近期ETM也即将于6月10日上线OK Jumpstart,我们好奇的是6月10号这个日期,有没有出于什么原因考虑?以及项目选择在OKEx上平台进行预售的原因又是什么?
Dr.Aaron Yuan:选6月10日这个日期,说实话,没有什么特别的原因,时机成熟了,就上线。至于为什么选择在OKEx上进行预售,我觉得主要有三点原因:一是OK是世界上市场流通性最强的平台之一,通过OK这个平台,我们的代币能够触达更多优质的投资者,我们的价值也更容易被市场发掘。
二是OK平台有比较完善的评估机制,能够帮助我们更好地面对市场。具体来说,OKEx有一个“罗盘模型”来评估每个项目。它会从运营、社区、市场推广、项目进度、可扩展性、可持续性等多个维度来综合考核一个项目是否可行,而我们恰好在这些方面都做的不错。
三是OKEx全程为每个项目保驾护航,在代币销售之前、之中和之后给项目提供大量支持,比如在市场推广和提升方面,这都是其他平台无法做到的。
猛小蛇:ETM的技术研究团队堪称豪华,核心成员不仅都是计算机、数学和经济领域学术背景,还有诺贝尔奖的获得者参与其中,想请问一下您是如何说服这些大牛加入团队的呢?目前团队发展情况能否简单介绍一下?
Dr.Aaron Yuan:良禽择木而栖,我相信优质的项目一定可以吸引到世界顶尖的优质人才加入。比如说,En-Tan-Mo的首席经济顾问Thomas J. Sargent教授。他是2011年诺贝尔经济学奖获得者、理性预期学派领袖人物。在和Sargent经过长期的磨合和探讨之后,他认为我们已经理解了现有的区块链技术,并且挖掘出它们的不足进行改进。对于Sargent教授的肯定,我们感到荣幸,这也是他愿意加入我们团队的原因。
第二位,SheldonLee Glashaw教授。他是1979年诺贝尔物理学奖获得者、世界著名理论物理学家、也是生活大爆炸中“谢耳朵”的原型。和萨金特教授一样,他也看好En-Tan-Mo。他认为En-Tan-Mo能够运用区块链技术,实现金融工具和信息的点对点安全传送,在绝对隐私和永久记录两方面弥补互联网的缺失。所以,Glashaw教授对我们项目抱有充分的信心,在双方达成共识之后他自然也愿意进入我们团队。
目前,我们的团队规模已经达到40人。团队分布式办公,全球科研中心分布在旧金山、澳洲、墨尔本、深圳、武汉等地。
猛小蛇:您觉得公链大战已经打响了吗?展望未来,又会在何时结束公链战争?最终能获胜的公链又会有什么样的特点?
Dr.Aaron Yuan:我觉得公链大战一直都存在,特别是以以太坊为代表的区块链2.0出现以后,大家都意识到公链的重要性和必要性。
那么,关于何时结束公链战争这个问题,我可以简单说下我个人的看法,大家仅是探讨。对于一个新生事物未来的走势,我觉得最好的办法就是回望过去,从历史中找答案,也要看当下,从细节处发现端倪。
纵观互联网发展的趋势,战争从未结束,但格局却已有定数。究其原因,在市场早期,当前的这些互联网巨头发现了市场的痛点,并且持之以恒地去消除和解决这些痛点,在这个领域不断发力,最后成为这个领域最大的玩家,比如阿里,比如谷歌等。但另一方面,这个市场又是不断变化,推陈出新的,所以还需要在已有的基础上不断创新甚至变革。
回到公链之争,我觉得只有那些发现了市场痛点并持之以恒地在这个点上发力的公链,才有可能突出重围,才有可能在公链这个领域占有一席之地。但那远不是战争的结束,而是另一种开始,因为你会发现,市场的新进者永远都会挑战你,你还必须时刻保持警惕,不断突破自身限制,从而保持领导者的地位。
最终获胜的公链会有什么样的特点,我认为应该必须具备以下三个特质:
第一,它的共识机制能否体现公平性、去中心化,这是区块链的核心问题。
第二,它的链的性能是否高效,能否承载高TPS应用和解决拥堵问题,这是公链能否被广泛应用的前提。
第三,生态的建设和发展情况,包括用户社区、开发者社区、投资者社区等等,这是一个项目能否落地的关键。
猛小蛇:不可能三角理论:即安全、效率、去中心化不可能同时满足,您怎样看待这一理论?未来的公链,有可能会突破不可能三角理论吗?
Dr.Aaron Yuan:在区块链世界中,这个不可能的“三角”确实存在。我们常常讨论不可能三角,就是因为以往的项目确实没有打破它,变成一个“百慕大三角了”。就像一个怪圈,实现了去中心化、安全性的,没有实现高效性。追求高性能和安全的,就无法实现去中心化。实现了去中心化与高性能的,大多又都牺牲了安全。不可能三角理论就基于这种实践,人们在实践中就这么对三者的兼顾看空了。
实际上,未来的公链甚至说现在的公链,没有不想彻底解决这一个问题的。
但是罗马也不是一天建成的,我们ETM的科学家把 DPoS 与 PoW 算法改进并结合在一起,结合二者的优势,形成了UPoS。UPoS共识机制里,每个参与者被赋权,无论是矿工还是投票人都是生态的参与者,权利没有也不会被剥夺。此外,混沌排序机制的存在又使得女巫攻击和联合作弊的可能性降低,从而保障系统的安全性。最后,就是高性能,ETM为了解决以太坊主链拥堵的问题,引入完整的主链和高性能的侧链,多层级的快速流转,解决高交易量下的网络拥堵。
所以我们说,我们能够最大化地实现安全性、高效性、去中心化的兼容,从而为“不可能三角”问题寻找出口。未来,真正突破不可能三角也未必不可能。
猛小蛇:相较于上一代信息互联网,一个普遍的观点是区块链技术是价值互联网,那您觉得未来区块链高度发达的时候,情景将会是什么样子的?能否举一些具体的实例?
Dr.Aaron Yuan:是的,区块链技术将是一个价值互联网的世界,这是很多人认同的观点,我对这个观点也深信不疑。
因为区块链技术可以解决诸如身份确认、合同履行和产业溯源等多方面原来信息互联网无法解决的问题,而这些都是需要有第三方的信用背书的,但通过区块链这种新的技术,也就是基于机器的信用价值来完成的交易,有效解决了信任的问题。
未来区块链高度发达的时候,可能我们很多的交易就直接通过区块链完成了,比如目前比特币实现的全球转账交易,无需银行作为中介进行中转和结算,这也将成为未来金融、支付等领域的一个常态。
再比如在政务管理方面,大家目前很关心的婚姻财产问题,一个人从出生就已经上链,所有信息可查询且很难篡改,当然也包括了婚前财产,若一方想通过作弊获得离婚财产,基本很难实现。还有目前杭州和北京正在试验的司法存证,司法区块链让电子数据生成、存储、传播、使用全流程可信,减少了不少中间环节,提高了信息的可信度和准确性,带来了信任的增强。
还有很多人关心的食品溯源问题,整个供应链环节中,人工的工作会减少,取而代之的是通过各环节上链,实现易追溯、难篡改等问题,这也将会成为未来社会的一个非常重要的一个应用场景。
猛小蛇:近期由于比特币价格回升,很多新人开始涌入区块链世界,您想对加入区块链圈子的新人们说些什么?或者有哪些好的建议?
Dr.Aaron Yuan:区块链这锅水又开始沸了,这一点大家都有目共睹。但是面对纷繁复杂的市场信息,大多数新入场的普通人该如何做才能收益最大化?我想到以下几个关键词:
首先是信息。信息差确实存在,但是也要承认信息就是力量,多了解有意投资的项目,他们的技术、团队实力如何?有没有投资的必要?信息充足再做出选择,比蒙着眼睛投资好得多。
其次,判断力。切忌人云亦云,对于那些嗓门最大的人,先别急着信他们的话就一头扎进去,当然这肯定是需要一定时间的积淀的。
最后,积极学习。任何事物都有两面性,知识永远在更新,或许过去成功的经验也会成为当下发展的限制,就像是人们常说的,最悲剧的事情莫过于08年买雷曼兄弟的股票。多学点新知,才能兼听则明。
社群互动提问:
1.您会给出ETM怎样的估值?
答:在基石轮,投资者根据我们团队的情况、项目进展,以及市场对比按照五个亿的估值进行投资。
2.我们普通用户,怎么才能跟着ETM挣钱?
答:第一,作为ETM用户,参与投票获得分红。第二,成为矿工,出块获得相应收益。第三,长期持有ETM币,获得长期收益。
3.En-Tan-Mo三个字有什么特殊的含义吗?
答:实际上,我们的英文名灵感来源于三个词。首先,Entente,也就是联盟,我们想要打造的是一个数字化世界的均衡联盟。其次,transaction——交易,一种全新的互联网应用方式,信息公开透明,人人平等。最后就是Mobius——莫比乌斯,一个不确定性的平面,我们希望ETM生态中的用户是有无穷的可能性的。
导读:未来突破“不可能三角”不是不可能。
深入学习区块链共识机制(一)共识机制概述
所谓“共识机制”,是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认;对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。
实现共识机制的算法就是共识算法。接下来的章节我会对Pow,Pos,Pbft,Raft等共识算法进行讲解。
作者:
区块链高级工程师、go语言工程师、IPFS早期研究者、IPFS希望社区创始人。网络著书有《IPFS一问一答》、《IPFS操作教程》、《区块链密码学》、《区块链共识算法》;跟踪并翻译报道《IPFS Weekly》,研究并翻译IPFS、Filecoin白皮书,业界知名专家学者——张默默老师!
导读:所谓“共识机制”,是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认;对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,我们就可以认为全网对此也能够达成共识。
来源:学习区块链
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