📜  区块链中的权益证明(PoS)

📅  最后修改于: 2021-10-19 06:18:37             🧑  作者: Mango

股权证明(PoS)是一种旨在在区块链中实现分布式共识的算法。这种达成共识的方式最早是由 Quantum Mechanic 在这里提出的,后来 Sunny King 和他的同行写了一篇论文。这导致了基于权益证明 (PoS) 的 Peercoin。

赌注是我们押注某个结果的价值/金钱。该过程称为放样。
稍后将定义权益的更具体含义。

为什么是权益证明:
在权益证明之前,实现分布式共识最流行的方式是通过工作量证明(在比特币中实现)。但是工作量证明是非常耗能(开采比特币时的电能)的。因此,如果一个实体拥有更多的计算资源,那么基于工作量证明的共识机制会增加一个实体挖掘新区块的机会。除了上面的两点,基于 PoW 的共识机制还有其他弱点,我们将在后面讨论。在这种情况下,基于权益证明的机制具有优势。

什么是权益证明:
从名称中可以理解,网络上的节点持有一定数量的加密货币,以成为验证新区块并从中赚取费用的候选人。然后,算法从候选池中选择将验证新块的节点。该选择算法将权益数量(加密货币的数量)与其他因素(如基于币龄的选择、随机化过程)相结合,以使选择对网络上的每个人都公平。

  • 基于硬币年龄的选择:
    该算法跟踪每个验证者候选节点保持验证者的时间。节点越老,它成为新验证者的机会就越大。
  • 随机块选择:
    验证者是通过“最低哈希值”和“最高权益”的组合来选择的。具有最佳加权组合的节点成为新的验证器。

一个典型的基于 PoS 的机制工作流程:

  1. 节点进行交易。 PoS 算法将所有这些交易放在一个池中。
  2. 所有竞争成为下一个区块验证者的节点都会筹集资金。该股权与其他因素(如“币龄”或“随机区块选择”)相结合,以选择验证者。
  3. 验证者验证所有交易并发布区块。他的股份仍然处于锁定状态,锻造奖励也尚未发放。这样网络上的节点就可以“确定”新区块。
  4. 如果区块是“OK”的,验证者会收回本金和奖励。如果算法使用基于币龄的机制来选择验证者,则当前区块的验证者的币龄重置为 0。这使他在下一次验证者选举中处于低优先级。
  5. 如果该区块未被网络上的其他节点验证,则验证者将失去其权益并被算法标记为“坏”。该过程再次从步骤 1 开始以伪造新块。

特征:

  • 现有的固定硬币:
    只有有限数量的硬币总是在网络中流通。不存在带来新硬币的存在(如在比特币和其他基于 PoW 的系统的情况下通过挖矿)。请注意,网络以有限数量的硬币开始,或者“最初以 PoW 开始,然后在某些情况下转向 PoS”。这种 PoW 的启动旨在将硬币/加密货币引入网络。
  • 交易费作为对铸币者/伪造者的奖励:
    每笔交易都会收取一定的费用。这被累积并提供给伪造新块的实体。请注意,如果发现伪造的区块具有欺诈性,则不会奖励交易费用。此外,验证者的权益也会丢失(也称为slashing )。
  • 51% 攻击的不切实际:
    要进行 51% 的攻击,攻击者必须拥有网络中总加密货币的 51%,这是相当昂贵的。这认为进行攻击太乏味、昂贵且不那么有利可图。在积累如此大的加密货币份额时会出现问题,因为可能没有太多的货币可供购买,而且购买越来越多的硬币/价值将变得更加昂贵。验证错误的交易也会导致验证者失去其股份,从而导致负面奖励。

PoS的优点:

  • 高效节能:
    由于所有节点不会相互竞争以将新块附加到区块链,因此节省了能源。此外,无需解决任何问题(如工作量证明系统的情况),从而节省能源。
  • 去中心化:
    在像比特币(实现分布式共识的工作量证明系统)这样的区块链中,指数奖励的额外激励措施到位,以加入矿池,从而导致区块链更加集中化。在基于权益证明的系统(如 Peercoin)的情况下,奖励与权益成正比(线性)。因此,它绝对不会为加入矿池提供额外的优势;从而促进权力下放。
  • 安全:
    试图攻击网络的人必须拥有 51% 的股份(相当昂贵)。这导致了一个安全的网络。

PoS 机制的弱点:

  • 大量权益验证者:
    如果一组验证者候选人合并并拥有整个加密货币的很大一部分,他们将有更多机会成为验证者。机会增加导致选择增加,从而导致越来越多的锻造奖励获得,从而导致拥有巨大的货币份额。这可能会导致网络随着时间的推移变得集中。
  • 新技术:
    PoS 仍然相对较新。正在进行研究以发现缺陷,修复它们并使其适用于具有实际货币交易的实时网络。
  • “无利害关系”问题:
    这个问题描述了节点在区块链分裂(区块链分叉)的情况下支持多个区块链的情况下对节点几乎没有不利影响。在最坏的情况下,每一次分叉都会导致多个区块链,验证器将工作,网络中的节点永远不会达成共识。

使用权益证明的区块链:

  • 以太坊(Casper 更新)
  • 点对点币
  • Nxt

权益证明的变体:

  • 定期股权证明——本文中讨论的那个。
  • 委托权益证明
  • 租赁权益证明
  • 主节点权益证明