區(qū)塊鏈為什么離不開共識機制

時間：2020-05-07 08:30:01

關鍵字：區(qū)塊鏈 POS ST 節(jié)點

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀] 區(qū)塊鏈共識是什么？共識機制是區(qū)塊鏈的靈魂。就像一個國家的法律，維系著區(qū)塊鏈世界的正常運作。區(qū)塊鏈最早的共識是工作量證明（POW），比特幣和以太坊都是采用的工作量證明。現(xiàn)在流行

區(qū)塊鏈共識是什么？

共識機制是區(qū)塊鏈的靈魂。就像一個國家的法律，維系著區(qū)塊鏈世界的正常運作。區(qū)塊鏈最早的共識是工作量證明（POW），比特幣和以太坊都是采用的工作量證明。

現(xiàn)在流行的一個趨勢是權益證明（POS）。以太坊2.0就會采用 POS 共識，還有最新的公鏈如 Tezos，Polkadot，Algorand 等等。

權益證明還包括委托權益證明（DPOS），代表公鏈有EOS。FileStorm 現(xiàn)在就是采用的 DPOS 共識，聯(lián)盟鏈就還有 PBFT, RBFT 等等共識。共識是區(qū)塊鏈的靈魂，是區(qū)塊鏈價值的基礎。

為什么需要共識？

從技術上講，因為區(qū)塊鏈是去中心化的。所有參與的節(jié)點需要有一個共識，才能維護一條唯一的鏈。這個選擇唯一的鏈的方式，是一個規(guī)則，可以是大家競爭得到，也可以是投票得出。

這個規(guī)則，就是共識。所以也可以說，區(qū)塊鏈共識的目的是決定出塊權。

工作量證明的基本思想就是用算力來決定出塊權。如果你能第一個解出 POW 的計算難題，你就可以出塊。

在每一個時間點，大家都在算題，然后在差不多的時間里，大家把題算出來，再把計算結(jié)果發(fā)布出去。這其實就是一個投票的過程。發(fā)布的塊就是投的票。最后被選中的票，就是來自于那個最快算出結(jié)果的礦機。至于沒有發(fā)布塊的節(jié)點，相當于棄權了。

工作量證明的一個最大優(yōu)點，就是所投的票和投票權是綁定的。而且一旦投票成功以后，即使是投票者本人也修改不了投票的內(nèi)容。因為一般在出塊前，節(jié)點就已經(jīng)打包好一個塊，然后才對這個塊做工作量證明，做完后馬上投出去。這個時候打包的塊已經(jīng)沒有辦法修改了。所以工作量證明的安全性很有保障。

缺點就是延遲比較高，因為我們把交易打包到區(qū)塊以后，還要完成一個工作量證明，這個區(qū)塊才能稱為候選區(qū)塊。工作量證明的時間還不能設得特別短，否則容易分叉。

于是，至少從打包好區(qū)塊到做完區(qū)塊的工作量證明這一段時間內(nèi)，交易是能被確認的。

POW 機制另一個被人詬病的點就是能耗特別高，不環(huán)保。因為哈希運算耗電。所以，要想讓區(qū)塊鏈支持大規(guī)模的商用，POW 需要改變。所以，就有了 POS。

跟 POW 不知道有多少礦機參與挖礦不同，POS 協(xié)議必須知道所有共識參與者的數(shù)量和它們的持幣量，然后去分配打包權和投票權。

所以 POS 的共識建立在大家經(jīng)濟上對一條鏈的投入多少。在 POW 里面，打包權和投票權是一起的，但是在 POS 里，這兩者是可以分開的。

有區(qū)塊以前就知道誰有投票權了。拿到投票權以后，可以隨便地去投，這就意味著我可以選擇的策略空間更大，整個博弈會變得更復雜。

通常來說，策略空間大對于安全性是不好的，因為給攻擊者留出了更大的操作空間。這對鏈的安全性是有挑戰(zhàn)的，因為節(jié)點可以通過一票多投，或者放棄投票來做惡。

但是在 POS 系統(tǒng)中，節(jié)點做了質(zhì)押，如果檢測到有參與者違反了 POS 共識的協(xié)議，可以對他們做出一些懲罰。委托權益證明 DPOS是 POS 的變種。

因為在去中心化機制中，我們需要選舉誰負責打包，誰負責投票。有時候為了效率，大家會先選出一個比較小的委員會，然后由他們負責投票。這樣的委員會通常是隨機選取的，而且為了公平性還要經(jīng)常輪換。

或者還可以用代理權益證明的 DPOS 機制，選取相對固定的委員會負責打包和投票。這樣雖然損失一些去中心化程度，但是可以大大提高效率。

FileStorm就是用的 DPOS 機制，我們的節(jié)點協(xié)助我們推廣平臺，這也是為什么我們的平臺能發(fā)展得這么快。

能不能再詳細的介紹一下當今區(qū)塊鏈比較流行的一些共識機制呢？

區(qū)塊鏈最早的共識是工作量證明，這個大家比較熟知。BTC，ETH，和很多2017年之前出來的公鏈絕大部分都是采用的工作量證明。

新的公鏈大多數(shù)采用 POS，所以，我這里主要介紹幾個 POS 的共識，主要了解他們的基本原理和各自的差異。

1、Tendermint

這是跨鏈平臺 Cosmos 采用的共識。可以做為了解 POS 的入門共識。Tendermint 每次由不固定的節(jié)點發(fā)布新塊，然后通過 PBFT 的方式讓其他所有節(jié)點對區(qū)塊進行投票驗證。超過2/3的贊同票就通過，而且是對區(qū)塊的終極確認，不像 POW 還要等好幾個塊。但缺點就是，如果投票通不過，就要一直等著。

2、Polkadot

波卡也是一個跨鏈的平臺，它的中繼鏈采用的是 Nominated Proof of Stake，既「提名權益證明」。參與者通過質(zhì)押成為提名人，然后從提名人里選舉出驗證者，驗證者再負責出塊。

驗證者的數(shù)量可以控制，民主集中，這樣效率會高很多。NPOS 跟 DPOS 很像，都是選出少數(shù)被選中節(jié)點出塊，但是 DPOS 選出來的都是大財閥，需要做大量質(zhì)押。NPOS 更民主，草根更容易參政，而且驗證者輪換也更頻繁。

3、Algorand

前面提到，POS 共識的一個本質(zhì)問題就是出塊權由大家投票決定的，所以在出塊前大家就知道誰是出塊節(jié)點，這樣容易被攻擊；而出塊節(jié)點也可以選擇各種打包策略將自己的利益最大化。

那如果有一種機制，可以隨機的產(chǎn)生一個節(jié)點，這個隨機性是不可以被輕易預測到，但可以是大家很容易驗證的，那就可以采用這樣的方式來選舉出塊節(jié)點了。

Algorand 就找到了這樣一個產(chǎn)生隨機節(jié)點的方式。這種方法其實就跟 POW 的方式很接近了。大家都可以打包提交候選區(qū)塊，但最后不是看誰最快算出題，而是通過一個真隨機數(shù)，選出唯一的下一個出塊。

4、Casper

Casper是以太坊 2.0 將要采用的共識方式，Casper有了權益質(zhì)押，有了投票機制，但現(xiàn)在還是一個 POW 和 POS 的混合體，將來要慢慢發(fā)展成一個完全的 POS 協(xié)議。

因為要對現(xiàn)有的基于 POW 的以太坊進行升級，它考慮更多的是鏈的可用性而非最終一致性。Casper出塊還是會通過 POW，然后再由 POS 節(jié)點投票。

投票的節(jié)點有點像是在賭博，可以隨便投任何塊，但是如果你沒有投中最后被選中的塊，會受到懲罰，所以最后大家都會趨向投最長的鏈上的一個塊。

5、FileCoin

這是我們分布式存儲行業(yè)里的一個明星項目，他采用了一種新的共識機制叫預期共識。這可以理解成一種新的 POW 或者 POS 模式，說它是 POW，因為他把算力挖礦改成了存儲挖礦，說他是 POS 是因為它給投票權的理由不是看 Staking 里的通證數(shù)，而是看你的有效存儲量。

其實每個項目的共識都很復雜，這里只是蜻蜓點水一樣的講一下。

從前面的分享中，大家可以看到，其實 POW，POS，包括 DPOS 都不完美，未來 FileStorm 將繼續(xù)研究一種理論上無懈可擊，又具有實用性的區(qū)塊鏈共識。

FileStorm 采用的 DPOS 共識，前期對我們的項目啟動幫助很大。但是未來我們希望能讓我們的項目走向更加去中心化的公鏈共識。同時實現(xiàn)多鏈架構，更好的支持更多的存儲應用。

從區(qū)塊鏈應用落地看區(qū)塊鏈共識，能否談一下落地應用和共識的關系？

剛才一直談共識，為什么需要共識？因為區(qū)塊鏈改變的是人類的生產(chǎn)關系。以后沒有老板和員工了，不存在誰為誰打工，而是大家為了共同的目標一起奮斗。

但是每個人的訴求是不一樣的，為一件事愿意做的付出也是不一樣的，如果希望通過區(qū)塊鏈的激勵機制來實現(xiàn)利益的公平分配，大家就需要對區(qū)塊鏈高度認同，這個認同就是共識。

POW 通過算力投入實現(xiàn)共識，POS 通過資金投入鞏固共識，共識的價值通過通證來體現(xiàn)。共識越強，通證的價值就越高。但是，如果這個通證不能真正實現(xiàn)應用，那這個通證就是空氣幣，就遲早要歸零。

比特幣因為是世界上第一個區(qū)塊鏈的實現(xiàn)，共識強大，所以雖然它還沒有實現(xiàn)中本聰賦予它的成為點對點的電子支付系統(tǒng)這個使命，它依然有價值。它是加密貨幣的黃金。

但是以太坊的價值來自于它實現(xiàn)了智能合約。這個智能合約讓開發(fā)基于區(qū)塊鏈的應用成為可能。代幣發(fā)行，去中心化金融，都是它的應用。

FileStorm 的價值來自于發(fā)行的通證可以用來做存儲。用戶用通證購買存儲，礦工通過提供存儲服務來賺取通證，這就形成了一個經(jīng)濟閉環(huán)。這個經(jīng)濟閉環(huán)就能體現(xiàn)區(qū)塊鏈的價值。很遺憾的是，當今實現(xiàn)經(jīng)濟閉環(huán)的區(qū)塊鏈應用很少，F(xiàn)ileStorm 是為數(shù)不多的一個。

但是我們要樂觀的看問題。整個區(qū)塊鏈行業(yè)還很新?；趨^(qū)塊鏈的應用占有的市場份額還很小，前途無量。使用我們存儲的用戶還遠遠不夠，我們的業(yè)務未來會成指數(shù)級增長。我們的通證價值也會不可估量。如何讓更多的用戶知道我們的應用，就需要更多的人幫我們?nèi)ゲ嫉?，去加強大家?FileStorm 的共識。這也是每一個區(qū)塊鏈應用必須走的路。

如何通過一個強大的共識來實現(xiàn)落地應用？FileStorm 是怎么做的？

如何打造一個強大的共識，我們認為有兩個重要點，一個是技術，一個是治理。

FileStorm 在共識機制上追求創(chuàng)新，就是從技術上優(yōu)化我們的共識基礎。前面我們提到我們要打造我們民族自主創(chuàng)新的公鏈，走向世界。這不是一句口號，而是我們真正要在技術上跟國際知名的公鏈項目較勁。未來大家一定會看到我們逐步推出的，讓大家眼睛一亮的核心技術。

另外，區(qū)塊鏈項目一定要開源。這才是公鏈項目正確的打開方式。FileStorm有幾十個技術創(chuàng)新，github發(fā)布數(shù)百萬行代碼，也沒有申請一個專利。

優(yōu)秀的區(qū)塊鏈項目都是開源的。

越開源越安全：比特幣因為開源，越來越難因為代碼漏洞被攻擊。越開源生態(tài)越大：以太坊開源，無數(shù)項目抄襲，但它得到的是全球最多的區(qū)塊鏈開發(fā)者為他服務。

在治理方面，未來區(qū)塊鏈在持續(xù)開發(fā)中的進化和升級能力，將成為它能否在它所控制的利益競爭中生存下來的關鍵因素。

所以，區(qū)塊鏈治理的根基，來自于這樣一個事實：一個區(qū)塊鏈系統(tǒng)有很多的涉眾，礦工，礦場主/節(jié)點，投資人，用戶和開發(fā)者。他們通過與區(qū)塊鏈交互獲得價值，成為利益相關者。

利益相關者一定是要維護自身利益的，而他們之間的利益是有差異的，從而他們一定會要讓區(qū)塊鏈為他們服務。

因此，如果要讓整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)長期生存下去，就需要有相關的流程，來消除這些差異。創(chuàng)造和執(zhí)行這個流程，就是治理。

我了解到 Comunion 就是看重了它在社群治理和社群協(xié)助這個領域的努力，我們的理想是一樣的，區(qū)塊鏈就應該這樣的方式發(fā)展。

有了強大的技術和強大的社區(qū)，應用落地就不是項目方一個人的事了，所有的參與者，都會為項目添磚加瓦，尋找落地機會。

區(qū)塊鏈發(fā)展到今天，有很多項目追求的東西太好高騖遠，談遠景，談高大上，但是不能在可預見的未來實現(xiàn)。這樣的項目就需要超乎想象的強大共識，或者國家和大投資機構的信任背書，才又機會存活下去。如果不接地氣，光吹牛，那很快就會玩完。

我們選擇存儲，因為這是跟每一個人的生活都息息相關的事情，每個人都可以是我們的用戶，每個人都能為我們做項目推廣。所以，我們選擇的賽道，非常接地氣，相當容易落地。

能否談一下FileStorm 存儲技術的特點？

首先，F(xiàn)ileStorm 結(jié)合自身的技術特點，提出如下幾條價值觀念，推出了一個「數(shù)據(jù)存儲的核心價值觀」。我們還在跟整個行業(yè)探討，現(xiàn)在提出的數(shù)據(jù)存儲的核心價值觀就是保護隱私，數(shù)據(jù)確權，鼓勵實用，技術開源。

數(shù)據(jù)存儲的核心價值觀反映的是數(shù)據(jù)存儲領域的豐富內(nèi)涵和實踐要求，是人類對數(shù)據(jù)的創(chuàng)造和使用訴求的高度凝練和集中表達。

我們的創(chuàng)新技術如下：保護隱私就是要做到數(shù)據(jù)加密。數(shù)據(jù)加密大家很了解，也有很多現(xiàn)成的技術實現(xiàn)。但是高效的對加密數(shù)據(jù)進行搜索和計算卻很難。我們跟大學和研究機構的頂級專家合作，共同創(chuàng)新同態(tài)加密和零知識驗證技術，讓加密數(shù)據(jù)搜索計算和普通數(shù)據(jù)一樣。

有了讓加密數(shù)據(jù)搜索，我們就可以把目標劍指分布式存儲上的谷歌和百度。數(shù)據(jù)確權就是要給數(shù)據(jù)做時間戳，要做內(nèi)容智能辨識，這個需要很強的區(qū)塊鏈技術和大數(shù)據(jù)技術。這兩個板塊正是 FileStorm 的強項。（也是web3.0的技術核心）

另外，數(shù)據(jù)確權也不是一個應用能實現(xiàn)的，而是好多不同的應用。FileStorm 未來的多鏈生態(tài)，就是為這個目的打造。

鼓勵實用就是要讓數(shù)據(jù)動起來。FileStorm 的檢索挖礦，按數(shù)據(jù)使用率給出獎勵的共識算法，鼓勵數(shù)據(jù)大量復制，大量分發(fā)。冷數(shù)據(jù)可以去重存儲。但只有流動的活數(shù)據(jù)，才更實用，才能創(chuàng)造更多的價值。

技術開源前面已經(jīng)提到，不開源，口里喊著去中心化，走的還是中心化的路子，是沒有前途的！

所以，F(xiàn)ileStorm 愿與全球分布式存儲行業(yè)的項目一起，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)行業(yè)的價值目標，讓數(shù)據(jù)更好的為人類服務，讓人類真正成為自己數(shù)據(jù)的主人。

Q&A

Q1：共識的前提是需要有共識者，一般是如何尋找共識者呢嗎？非公鏈項目如何設計共識呢？

您這里有兩個問題：

公鏈如何尋找共識者。其實1CO是一個公鏈尋找共識者的好方法，因為一開始就從經(jīng)濟上把共識者綁定。ETH就是一個非常成功的案例?？上Ш髞肀煌鎵牧?。DPOS 其實也是一個很好的方法，可以早期就找到金主做盟友一起推廣。但是缺點是盟友可能成為利益沖突者。權利太大，影響共識發(fā)展。

非公鏈項目如何設計共識：這個用聯(lián)盟鏈的方式可以實現(xiàn)。其實比公鏈簡單。

Q2：能評論一下POC共識嗎？

您說的 POC 是指的 proof of capacity 硬盤存儲空間挖礦對吧？這個跟我們存儲挖礦行業(yè)很接近，因為用的是硬盤空間做共識。

跟比特幣用算力挖礦不一樣的是。POC 提前把哈希運算做好，存在硬盤里，像存了一堆彩票。然后到點抽獎，抽中了誰，誰就出塊。

Q3：您是怎么看待集權與效率，投票與共識的呢？

這個問題非常好。也是我們常常討論的。集權提高效率，但是犧牲去中心化。投票民主，但是效率降低。