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共识机制之DPOS (Delegated Proof Of Stake)

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什么是权益委托证明(Delegated Proof-Of-Stake,简称DPOS)?

权益委托证明,即DPOS,中文也有多种表述,如“委托股权证明”、“受托人机制”或“股份授权证明机制”等。尽管翻译版本多样,但其核心含义一致。简单来说,DPOS是一种机制,其中每个拥有权益、股权或股份的账户人都将投票(授权或委托)给某位代表。在这些代表中,获得最多票数的前101位将轮流产生区块,这一过程类似于议会制度。这些代表成功出块后,将获得区块平均交易费作为报酬。若代表未能成功出块,他们可能会被淘汰,并由新的代表取而代之。

这种机制是否让你联想到现行的议会制度?以下是一个类比:

在议会制度中,每位市民都投票支持某位议员,而获得最多票数的指定数量议员将进入议会,代表市民争取权益。市民最终获得的权益取决于他们所投票的议员的工作表现。如果议员无法为选民争取权益,他们可能会被淘汰,并由新一届任期内的议员所取代。

在这个类比中:

每位市民 - 持有权益、股权或股份的账户人

代表 - 议员

争取权益 - 出块

这是一个对DPOS的具体比喻,相信这样解释更容易理解。接下来,让我们深入探讨DPOS的原理和实际运作机制:

在DPOS中,任何时间点都以最长链为胜出标准。当一个诚实的节点发现一个更长的有效链时,它将切换到这条更长的链。DPOS的共识机制主要包括选择区块产生者、调度区块产生以及为确定性生产者洗牌等环节。

选择区块产生者:

在DPOS中,每个账户都拥有一票选举代表(批准投票)或成为代表参选。获得前N名的代表将被选中(通常为奇数),而N的值由至少50%的投票人决定,以确保系统的无关键中心化。在设置完N之后,必须投票给至少这个数量的代表,且投票数量不能超过这个上限。

调度区块产生:

选出代表后,他们将被随机排序,并按固定顺序每隔2秒获得一个出块机会。代表需要在块周期内完成出块。如果代表未能出块或滥用权力,他们可能会被淘汰,并由新代表取代。每个周期结束后,代表们都会进行一次“洗牌”。

以下是一些简化的DPOS模型及其在各种情况下的表现:

1. 正常操作:区块生产者按顺序轮流生产区块,形成最长的链。

2. 少数分叉:少数恶意或故障节点创建的分叉将比多数链短,因此多数链将胜出。

3. 离线双重生产的少数分叉:离线的少数节点试图创建无限分叉,但这些分叉将比多数链短。

4. 网络碎片化:网络可能碎片化,但最终最长链将胜出。

5. 在线少数的双重生产:少数节点在出块时间段内产生多个区块,但最终最长链将胜出。

6. 最后不可逆块:在长时间的网络碎片化后,最长链将最终胜出。

以上是DPOS的一些关键概念和运作机制。接下来,我们将探讨DPOS的优缺点。

优点:

  • 减少记账及验证节点的数量,实现秒级验证。
  • 出块效率高。
  • 极少出现分叉。
  • 系统鲁棒性强,容错性强。

缺点:

  • 在网络节点较少的情况下,代表性不强,可能无法实现完全无关键中心化。
  • 不适合不存在代币的商业应用。

总结来说,DPOS作为POW和POS的进化版本,虽然不能说是完全无关键中心化,但它解决了POW的算力浪费、矿工中心化和POS的财富集中、出块速度慢等问题,从而在性能和安全性方面取得了显著提升。越来越多的虚拟货币开始采用DPOS或其变种作为共识机制,例如btS、Steem、EOS、Lisk、Lightning Bitcoin、Shift、ARK等。然而,选择共识机制的关键在于与应用场景的高度相关性和实际情况,因此没有绝对最优的共识机制。

标签: 数字货币