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来自: 数字货币与美股GAFATA投资

EOS的共识机制《EOS,公链之王》系列篇



上一篇EOS的价值逻辑  《 EOS,公链之王》系列篇中,我们讲到,EOS价值逻辑的假设前提是,它本身是一个性能非常优越的公链。



首先我们来重新了解一下区块链的定义:

狭义来讲,区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。(即可定义为:去中心化的数据库。)

广义来讲,区块链技术是利用块链式数据结构来验证与分布式存储数据、利用共识机制来确认数据记录和更新数据、利用非对称式加密和授权的方式保证数据传输和访问的安全、利用由预先设定好触发条件自动执行的智能合约来编程和操作数据的一种全新的互联网底层应用。(即可定义为:信任机器)

区块链解决了什么?一旦人与人之间的信任不需要第三方来做担保,区块链技术本身就能解决此问题,那么区块链的技术本身应用场景就非常广泛。比如在金融领域,实现几乎零成本的点对点的价值传输;比如在物联网、供应链方面的追踪溯源;比如对数字著作版权的保护;对事件预测和保险理赔等领域的预测等等。甚至可以可以毫不夸张的说,凡是需要数据记录的互联网应用,都可以搬迁到区块链上来。


区块链结构图



区块链根据其开源性分为公链和私链:

公链:其代码是开源的。任何人可以写入,读取,使用。相当于地铁、公交车,所有人都只需支付低廉的费用使用。

私链:其代码是不开源的,或者部分开源。写入权限私有,只有取得授权的人可以读取。相当于私家车、滴滴打车,你多花钱人家也不可以不让你用。比如德勤、戴姆勒等公司都在研发自己的私链。

联盟链:其代码只对联盟成员开源。需要会员共同运营和使用。比如未来很多银行之间就会形成联盟链。



公链的意义是什么?

公链一旦开发出来,其就是一个公共开放的平台,人人皆可使用而不受平台开发者的限制。这就是相当于开源的Android 系统, Google 的开源编程语言GO。

目前常见的公链很多:比特币、以太坊、小蚁NEO、量子QTUM、Ripple等等。为什么目前主流市值的币种大多属于公链呢?因为公链是基础,是地基,搭建好公链,才能在公链上设计各种解决方案,让后再进一步开发商业应用,即DAPP。


                                                                      区块链技术发展路径


目前仍然是底层公链搭建的阶段。相当于区块链技术的发明,就是发现了一块新大陆。各路英雄开荒扩土,占领底盘,搭建自己的城市地基。每路英雄的城市设计理念不同,也有的参考别人的设计进行改进。

在这些城市设计框架之上,未来普通建筑商(即DAPP开发者)都可以来建自己的房子。城市框架有优有劣,全因设计者的理念不同。有的城市地基,建个平房还需要掘地三尺,有的城市建个万丈高楼如洛可可般豪华也如堆积木般简单。这些开发商建好房子,才能正式迎来普通用户的入住。当然,普通用户的体验也就各不相同。

目前来说,公链设计者的理念主要围绕一下三点进行平衡:


一个公链的设计兼顾这三点非常之难,因此各有侧重  


我们经常说区块链目前看不到落地项目,原因就是公链的搭建,如同设计并建设一个城市般复杂,耗费时间很长。有时候设计有缺陷,还得推倒重来,或者直接黄了。当然,有的永远只是设计图纸,却吆喝声却不断。



一条公链的设计理念,取决于它的共识机制,那么,EOS作为底层公链的共识机制是怎样的呢?

共识机制:

首先我们应当了解什么是共识。共识就是大多数人都赞成。大多数人赞成,就意味着需要投票。全民投票,肯定是参与度最高,满意度最高的。但这样一来效率就很低。选举民意代表去投票,民众参与度会低一点,效率就上来了,同时也会出现垄断和腐败。

共识机制,就是通过设计一种算法(激励机制),来激励网络中的各个节点,在不需要基于任何互相信任的条件下,来诚实的(自身利益最大化的)对网络中每个时间段的数据交易记录的前后顺序进行确认并记录的一种机制。也就说,大家都老老实实的做事情(记账,交易数据打包和确认),谁也不作假。

共识机制是公链的灵魂它赋予代码以生命,让一切不信任都变得很简单。当然不同的共识机制的设计,也会对效率和参与度各有侧重



比特币所使用的共识机制,叫POW(Proof of Work),工作量证明机制。在中本聪的设计下,比特币矿工们(志愿者,谁都可以上)为了获得记账权(比特币奖励),通过不停挖矿(计算HASH值难题),对交易数据进行确认和打包。不得不承认这是一个天才的创举。

只是,谁的算力越大,谁就更有机会获得记账权和奖励。矿霸就是这么产生。很难想象,全世界比特币挖矿算力60%以上,掌握在一个叫吴忌寒的中国人手中。

此外,在挖矿耗费电力资源造成浪费的同时,达成共识的周期较长(需要所有节点确认,生成6个区块确认一次交易),区块容量设计的限制(只有1M)、容易造成分叉等也是比特币的共识机制的缺陷。


以太坊(ETH)在总结比特币的算力计算耗费资源的经验上,提出了POS(Proof of Stake),权益证明机制。就是让权益更多的人(持有ETH更多的人)更容易能挖到矿(算出哈希值难题),这样就避免了大部分的算力和电力的浪费,也大大缩短了共识周期。

缺点也很明显,除了仍需要挖矿,持有代币多的人垄断了记账权,想分叉就分叉。这就是DAO事件后,ETC的由来。



EOS,所使用的DPOS(Delegated Proof of Stake),委托权益证明机制,首先在BitShares应用并实现。顾名思义,就是让持有代币的老百姓来选举代表,让这些代表轮流进行交易数据确认和记账,并给予这些代表一定的代币奖励。当然,这些代表如果偷懒不干活,或者有道德瑕疵,就会被老百姓们选举下岗。DPOS机制包括以下几个特点:

(1)节点(代表)良性激励和反腐机制——谁来生产Block: 

通过EOS代币持有人选举出来的这些代表,叫做BP(Block Producer), 他们分布在全世界各地,购买高性能的服务器,为EOS社区提供数据存储。根据目前EOS官方公布的单台机器指标估计,单台机器的投入每年至少100万RMB以上。当然能够成为超级节点,本身就是一件多方面收益的事情。

EOS社区原计划每年给予5%的代币增发奖励给予这些代表和候选代表,因最近讨论得比较热烈的节点贿选腐败问题,为了防止代表将所得奖励来拉拢选民,已经降低到了1%。并且编撰中的EOS宪法中目前已经给出了相应的防范机制。据最新公布的符合标准的EOS节点候选人名单中,中国就占有了18个,排第一,美国占有8个,排第二。可见咱们中国人对这事有多热心。大家各有不同的竞选动机,但我认为,EOS节点就是EOS社区的公务员,这个公务员是全世界属性的公务员,想想国外的反腐制度,就知道这活不是那么好干的。Blcok.one 的产品副总,Thomas Cox 最近就发表了一篇文章,举例说明EOS.IO的反腐仲裁机制。(中英文版  http://steemit.com/eos/@eoshenzhen/eos-gov-thomas )。

            Thomas Cox 举例说明了怎么避免贿选行为


此外,即使选举成为了节点,也要时时刻刻兢兢业业,每次区块的生产任务是随机分配给21个节点当中的一个(新公布的白皮书2.0写的是按商定的顺序生产),所以单一节点也别想垄断所有的活。任务分配到你了,你也得好好完成,如果偷奸耍滑,下一轮你就出局了。




(2)快速稳健的区块生产方式——如何生产Block: 

首先,相比于比特币、以太坊,EOS的区块生产者,不再需要计算哈希值难题来竞争区块生产权,在接到生产任务以后,可以立即对该时间段的所有交易数据进行打包出块,并且广播出去。按照最新的白皮书2.0,出块速度已经可以达到0.5秒每块(再加上只需要15个节点确认,区块就不可篡改了),这与我们现实中的商业环境并无区别。

下图是DPOS的区块生产过程,举例几种情况下,各节点如何达成共识。我们假设有3个区块生产者(实际中EOS有21个BP):A, B, C。 其中假设C节点是诚信度达到雷锋级别的节点,总是站在最正义的一方,代表最广大人民的根本利益。

示意图及区块生产遵循以下原则

1、虽然箭头向左,但区块生产过程是往右走的

2、每个节点假设1秒中生成一个区块,每个生产周期(3S)中所有节点都要走一遍,即使顺序变化了。

3、最长链总是胜出

4、等链长时,由诚实的节点做出选择


以上只是简单的三种运行情况下DPOS的处理机制,事实上还会有很多分叉情况,但DOPS机制都能显示出非常好的鲁棒性(Robust)——系统稳健,耐折腾,无论你整啥幺蛾子出来,我都能给你处理好。即使是大多数节点都是不诚实的情况下,DPOS机制仍能够挽回局面,通过投票恢复正常的生产。



(3)高效安全的确认机制——如何确认Block的合法性


EOS的投票机制首先保证选举出来的节点,至少在民意上都是诚实的节点(EOS研发团队为竞选制定了规则:每持有一个柚子的用户拥有30票的选票,每一个代币的选票不能给一个节点超过两票。),同时因为限定了节点的个数,21个,这使得所有的诚实节点,能够在短时间内(1.5S内)全部参与交易数据的确认,达到99.99%的确定性确认。此外再加上并行处理技术,实现100万TPS,在技术上相当与超级大平台FACEBOOK、淘宝平台的高峰期数据处理速度。

民主集中,快速高效有保障。


同时,DPOS的共识机制保证,所有在EOS系统上应用的DAPP都是互相独立的,当应用有重要的BUG时,可以进行冻结和修复,而不会影响其他DAPP。


更重要的是,即使是EOS公链的底层代码出现了安全问题,EOS公链也不用担心硬分叉出现多个竞争链,或者影响大家的财产安全。因为,EOS的节点生产者,都是合作的生产关系,大家都能够坐下来一起商量讨论一下,遵循社区的意见,审视代码,决定下一步该怎么走。在这一点上,比特币、以太坊本身的基因设计就导致它们不能搞和平的解决这样的争端。




综上所述,EOS的DPOS机制,解决区块链实现商业应用的难题:零转账费用、低延迟、支持千万级别用户、自我修复等功能。


共识机制是区块链的灵魂,DPOS机制则使EOS无愧于公链之王


当然,仅仅有这样高贵的灵魂,还不足以称霸这片土地。在下一篇当中,我将继续介绍EOS的完善的治理理念。

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