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区块链入门PoS Proof of Stake

汉服爱好者清璃
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+ `" Y* c4 L& X# a* F" o  {- ]PoS英文全称是 Proof of Stake,翻译成中文就是权益证明 。简单的说PoS就是一个根据持有代币的量和时间,进行利息发放和区块产生的机制。/ v4 c+ Q1 L8 t) s" ~  r& S
- m  @0 y# [) }
2012年,Sunny King提出了PoS的概念,并首先在Peercoin(点点币)中实现了1.0版的PoS。
" ?8 x$ a' A' c, f* L+ u% z; Y1 i3 ^/ V( h/ O
PoS原理3 C% D7 g7 j9 M

7 F9 J& G4 `, ?# f在讲原理之前,我们先讲一个概念,币龄,英文是 CoinAge (币龄 = 代币数 ×持币时长), 比如你持有100个币,总共持有10天,那么你的币龄就为1000。币龄越大,权益就越大,那么获得下一个新区块的几率就越大,这就是获得区块奖励的方式。. T% H8 W# t0 M0 r2 V% K

5 F" {% ^2 d" d# C) _6 T但币龄不会一直增长,在两种情况下会被清零:
4 u& `, ?  A, p* p
) w5 p9 t( o- N, g. \1.当获得了一个新区块之后,币龄就会被清空为零;
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2.把一个地址上的币转移到任意其他地址,币龄就在转移过程中被花费了,币数量不变,但是币龄变为零。2.把一个地址上的币转移到任意其他地址,币龄就在转移过程中被花费了,币数量不变,但是币龄变为零。
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9 ~8 ~, m( J: G- F% c总体而言,PoS系统中存在一个持币人的集合,他们把手中的代币放入PoS机制中,这样他们就变成区块验证者。如对区块链最前面的一个区块而言,PoS算法在验证者中随机选择一个(被选中的概率与他们投入的币龄成正比),给他权利产生下一个区块。该验证者会检查其中所有的交易的有效性,检查完毕后,它会对这个区块签名并加入区块链。作为奖励,验证者收到块中与每笔交易相关的费用。
0 w/ R! G/ f0 U$ p) s9 G
7 o4 R# V5 e0 y7 u+ C; V9 I如果在一定时间内,该验证者没有产生一个区块,则选出第二个验证者产生新区块。
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那么,我们怎么防止验证者欺诈呢?如果验证者欺诈,他将失去他的权益。只要权益高于从交易费中获得的金额,我们就相信他会的履行好自己的职责。7 O& O0 N& ?  H) Y  z

% Q6 B0 O7 T" @0 l) i+ `8 k如果他不再是验证者,他的权益加上他所得的交易费将返还给他。但不是马上就返还他,而是要在一段时间之后,因为如果发现了他有欺诈行为,可以“惩罚”他。
) @. w: t. }& v
) j( Q6 O0 e* r' o. v) qPoS实现; ?8 }, H+ _4 G5 A

; j/ |& e% B( @2 {& V; m通过上一篇介绍PoW的文章我们知道了挖矿的基本逻辑和步骤,就是先寻求一个随机数B 使得hash(B)< 目标值。从公式中我们可以看到,PoW下所有矿工的目标值是一样的,只要计算结果哈希小于目标值即可。
) S, W5 N# ]7 W( d7 X- q: O5 K6 Q$ m. U/ H3 v- z
而在PoS系统中,这个公式变更为:7 y+ G# z8 M3 u1 H2 A$ ^$ H, |

4 z9 f( m) Y) k) T9 Xhash(B)& f  |, ?( a) N) ~; Z

0 s, p2 d4 Y* Y4 o公式中的Target与全网难度成反比,是用来控制出块速度的。可以看出币龄这个变量会造成每个验证者看到的目标值不一样,币龄越大,获得答案越容易。  f+ }; C/ O, U
& V; r7 ]1 a. G
PoS优缺点# y2 B) ^9 H8 N( w. u% f

6 O3 h! w/ c1 M" ^: n3 }优点:$ G% N4 Y' ?! Y+ Z% G* N

. M, t  D! o5 @, G$ _在一定程度上缩短了共识达成的时间。* o% N3 {* W8 a

. F. r1 t* p$ Z) P# a; j' Q7 f* L不再需要大量消耗能源挖矿。
" h- n$ e6 d/ M+ v5 K9 B, o. b/ C1 y, D* H
缺点:0 J% H5 o. Q/ O9 ?
: [" b  Z5 l* R& i* Q
极端的情况下会带来中心化的结果。
2 V/ |* X3 H1 J5 `. E: G* p4 V" j1 Q
全节点确认时间过长,没有解决商业应用的痛点。! J! i7 R; u6 Z% |; d' M

) A0 S+ G1 J- \0 j! w+ P! P使“富者更富”,在POS体系下,新获得POS权益的能力受已持有POS权益的绝对限制。
( `. w- Q! C: L) ?/ c  x4 H9 s) Z' L
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