1、一文讀懂以太坊―ETH2.0,是否值得長期持有?

這幾天一直在看關于ETH倫敦升級方面的資料，簡單的聊一下，在加密貨幣的世界里，無論是投資機構、區(qū)塊鏈應用開發(fā)者、礦機商，還是個人投資者、硬件供應商、 游戲 行業(yè)從業(yè)者等等，提起以太坊，或多或少都會有一些了解。

一方面取決于以太坊代幣 ETH 本身的造富效應。從 2014 年首次發(fā)行以來，投資回報率已經(jīng)超過 7400 倍。

另一方面，以太坊作為應用最廣泛的去中心應用編程平臺，引來無數(shù)開發(fā)者在其之上開發(fā)應用。這些應用不僅產(chǎn)生了巨大的商業(yè)價值，伴隨 DEFI 生態(tài)、NFT 生態(tài)、DAO 生態(tài)蓬勃發(fā)展，也給 ETH 帶來了更多使用者。

隨著“倫敦升級計劃”臨近，ETH 再次聚集所有人的關注目光。

以太坊 2.0 到底是什么？包含哪些升級？目前進展如何？

以太坊 2.0 到來，會對現(xiàn)有以太坊生態(tài)的去中心化應用產(chǎn)生哪些影響？

ETH 是否值得持續(xù)投資？看完相信你會有自己的判斷。

如果將搭建應用比作造房子，那么以太坊就提供了墻面、屋頂、地板等模塊，用戶只需像搭積木一樣把房子搭起來，因此在以太坊上建立應用的成本和速度都大大改善。以太坊的出現(xiàn)，迅速吸引了大量開發(fā)者進入以太坊的世界編寫出各類去中心應用，極大豐富人們對去中心應用場景的需求。

以太坊應用開發(fā)模型示意

以太坊與ETH

現(xiàn)有市場的加密貨幣，只是在區(qū)塊鏈技術應用在某一場景下的單一代幣。

以太坊也不例外，它的完整項目名稱是“下一代智能合約與去中心化應用平臺”，Ether（以太幣）是其原生加密貨幣，簡稱 ETH。

ETH 除了可以用來與各種類型數(shù)字資產(chǎn)之間進行有效交換，還提供支付交易費用的機制，即我們現(xiàn)在做鏈上操作時所支付的 GAS 費用。GAS 費用機制的出現(xiàn)，即保護了以太坊網(wǎng)絡上創(chuàng)建的應用不會被惡意程序隨意濫用，又因為 GAS 收入歸礦工所有，讓更多的用戶參與到以太坊網(wǎng)絡的記賬當中成為礦工，進一步維護了以太坊網(wǎng)絡安全與生態(tài)發(fā)展。

與 BTC 不同的是，ETH 并沒有采用 SHA256 挖礦算法，避免了整個挖礦生態(tài)出現(xiàn)由 ASIC（專用集成電路）礦機主導以至于大部分算力被中心化機構控制所帶來的系統(tǒng)性風險。

以太坊最初采用的是 PoW（Proof of Work）的工作量證明機制，人們需要通過工作量證明以獲取手續(xù)費回報。我們經(jīng)常聽說礦工使用顯卡挖礦，他們做的就是 POW 工作量證明。顯卡越多，算力越大，那么工作量就越大，收入也就越高。

當前，整個以太坊網(wǎng)絡的總算力大約為 870.26 TH/s，用我們熟悉的消費級顯卡來對比，英偉達 RTX 3080 的顯卡算力大約為 92-93 MH/s，以太坊網(wǎng)絡相當于 936 萬張 3080 顯卡算力的總和。

以太坊白皮書內非常明確提到之后會將 PoW 工作證明的賬本機制升級為 POS （Proof of Stake）權益證明的賬本機制。

ETH經(jīng)濟模型

與 BTC 總量 2100 萬枚不同，ETH 的總量并沒有做上限，而是在首次預售的 ETH 數(shù)量基礎上每年增發(fā)，增發(fā)數(shù)量為 0.26x（x 為發(fā)售總量）。

但也不用擔心 ETH 會無限通脹下去，長期來看，每年增發(fā)幣的數(shù)量與每年因死亡或者粗心原因遺失幣的數(shù)量大致相同，ETH 的“貨幣供應增長率”是趨近于零的。

ETH 分配模型包含早期購買者，早期貢獻值，長期捐贈與礦工收益，具體分配比例如下表。

現(xiàn)在每年將有 60,102,216 * 0.26 = 15,626,576 個 ETH 被礦工挖出，轉成 PoS 后，每年產(chǎn)出的 ETH 將減少。

目前，市場上流通的 ETH 總量約為 116,898,848 枚，總市值約為 2759 億美元。

以太坊發(fā)展歷程

1. 邊境階段（2015年）：上線后不久進行了第一次分叉，調整未來挖礦的難度。此版本處于實驗階段，技術并未成熟，最初只能讓少部分開發(fā)者參與挖礦，智能合約也僅面向開發(fā)者開發(fā)應用使用，并沒有用戶參與，以太坊網(wǎng)絡處于萌芽期。

邊境階段 ETH 價格：1.24 美元。

2. 家園階段（2016年）：以太坊主網(wǎng)于 2016 年 3 月進行了第二次分叉，發(fā)布了第一個穩(wěn)定版本。此版本是第一個成熟的正式版本，采用 100% PoW 證明，引入難度炸彈，隨著區(qū)塊鏈數(shù)量的增加，挖礦難度呈指數(shù)增長，網(wǎng)絡的性能大幅提升，以太坊項目也進入到快速成長期。在”家園“版本里，還發(fā)生了著名的”The DAO 攻擊事件“，以太坊被社區(qū)投票硬分叉為以太坊（ETH）與以太經(jīng)典（ETC）兩條鏈，V 神站在了 ETH 這邊。

家園階段 ETH 價格：12.50 美元。

3. 都會階段（2017~2019年）：都會的開發(fā)又分為三個階段，升級分成了三次分叉，分別是 2017 年 10 月的“拜占庭”、2019 年 2 月底的“君士坦丁堡“、以及 2019 年 12 月的“伊斯坦布爾”。這些升級主要改善智能合約的編寫、提高安全性、加入難度炸彈以及一些核心架構的修改，以協(xié)助未來從工作量證明轉至權益證明。

在都會階段，以太坊網(wǎng)絡正式顯現(xiàn)出其威力，正式進入成熟期。智能合約讓不同鏈上的加密貨幣可以互相交易，ERC-20 也在 2017 代幣發(fā)行的標準，成千上萬個項目在以太坊網(wǎng)絡進行募資，被稱作“首次代幣發(fā)行（ICO）”，相信很多幣圈的老人都是被當時 ICO 造富效應帶進來的。到 2019 年，隨著DeFi 生態(tài)的崛起，金融產(chǎn)品正式成為以太鏈上最大的產(chǎn)業(yè)。

都會階段 ETH 價格：151.06 美元。

4. 寧靜階段（2020-2023年）：與都會分三階段開發(fā)相同，寧靜階段目前預計分成三次分叉：柏林（已完成）、倫敦（即將到來）、以及后面的第三次分叉。“寧靜”階段又稱為“以太坊 2.0”，是項目的最終階段，以太坊將從工作量證明方式正式轉向權益證明，并開發(fā)第二層擴容方案，提高整個網(wǎng)絡的運行效率。

寧靜階段可以說是以太坊網(wǎng)絡的集大成之作，如果說前個三階段只是讓以太坊的愿景展現(xiàn)的實驗平臺，寧靜階段之后的以太坊，將正式成為完全體，不僅有完備的生態(tài)應用，超級快的處理速度，眾多網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展，而且 PoS 機制會非常節(jié)約能源，真正代表了區(qū)塊鏈技術逐漸走向成熟的標志。

寧靜階段 ETH 價格：2021 年 4 月 15 日完成的柏林階段，當天價格為 2454 美元。

即將到來的倫敦協(xié)議升級

以太坊生態(tài)

以太坊的生態(tài)發(fā)展，從屬性劃可分為兩大類：一是以太坊網(wǎng)絡生態(tài)應用建設，二是以太坊網(wǎng)絡擴容建設。兩者相互融合，互相成就，應用需要更健壯強大的網(wǎng)絡作為承載，網(wǎng)絡需要功能完善的應用場景服務用戶。

先說應用生態(tài)，以太坊的生態(tài)我們又可以分為以下幾大類：

1. 去中心化自制組織（DAO）生態(tài)

什么是去中心化自制組織？還是以我們熟悉的比特幣舉例：比特幣目前市值七千多億美金，在全球資產(chǎn)市值類排名第九，但比特幣并不是某一公司發(fā)布的產(chǎn)品，也沒有特定公司組織招聘人員進行維護。比特幣現(xiàn)有的一切，都源于比特幣持有者、比特幣礦工自發(fā)形成的分布式組織，他們通過投票方式規(guī)劃比特幣發(fā)展路線，自發(fā)參與維護比特幣程序與網(wǎng)絡 —這僅僅因為只要擁有比特幣，所有人都是比特幣網(wǎng)絡建設中的受益者，一切維護都源于自身的利益關系。

比特幣的發(fā)明與成功運行，突破了由荷蘭人創(chuàng)建、至今流行 400 多年的公司商業(yè)架構，開創(chuàng)出一種全新的、無組織架構的、全球分布式的商業(yè)模式，這就是 DAO。

再說回以太坊，以太坊的 DAO 可以由智能合約編寫，用戶自定義應用場景。簡單說就是我們規(guī)定出程序執(zhí)行條件與執(zhí)行范圍，真實世界里只要觸發(fā)設定好的條件，程序就會自動執(zhí)行運行，且所有過程都會在以太坊的網(wǎng)絡上進行去中心化公開驗證，不需要經(jīng)過人工或者任何第三方組織機構確認。

以太坊 DAO 生態(tài)演化出許多商業(yè)場景，有慈善機構使用 DAO 建立公開透明的捐款與使用機制，有風投機構使用 DAO 建立公平分配的風險基金。

以太坊生態(tài)的很多項目都采用 DAO 自治，代表項目有：Uniswap，AAVE，MakerDAO，Compound，Decred，Dash 等。

2. 去中心化金融（DEFI）生態(tài)

在傳統(tǒng)商業(yè)世界里，我們如果需要借錢、存錢，或者買某一公司股票，或者做企業(yè)貸款、融資，只要是進行金融活動，總離不開與銀行、證券機構、會計事務所這些金融機構打交道。

而在去中心的世界里，區(qū)塊鏈本質就是集合所有人交易記錄且公開的大賬本，我們可以非常容易的追溯到每一個錢包地址發(fā)生過的每一筆交易，查詢到任意一個錢包地址的余額信息，從而對錢包地址里的資產(chǎn)做評估。

舉個例子：全世界個人貸款最貴的國家是印度，印度的年輕人房貸利率目前是 8.8%，最高曾經(jīng)到過 20%；與此對應，全世界個人存款利率最低的國家是日本，日本政府為了鼓勵民眾消費，在很長一段時間里銀行存款利率是負值，日本人在銀行存款不僅沒有利息，還要給銀行交保管費。理論上，如果日本人將自己的存款借與印度人，雙方都能獲得利益最大化，但現(xiàn)實生活中這樣的場景很難發(fā)生。一是每個國家都有外匯管制，日本人的錢并不容易能給到印度人，二是印度人的信用如何日本人也不好評估，大家沒有統(tǒng)一標準，萬一借出去的錢無法歸還，不能沒了收益還要蒙受損失。

但在去中心的世界里，這樣的事情就簡單的多。

如果印度人的錢包地址里有比特幣，我們就可以利用智能合約，印度人將自己的比特幣質押進去，根據(jù)比特幣當時的價格，系統(tǒng)自動給印度人一個授信額度，印度人就可以拿著這個額度去和日本人借款，并規(guī)定好還款的周期與利率。如果印度人違約，合約自動將印度人質押進去的比特幣扣除，優(yōu)先保障日本的權利，這樣，日本人不用擔心安全問題放心享受收益，印度人也有了更多的款項做為流動資金。

這個例子就是去中心金融的簡單應用，實際上，這就是我們參與 DEFI 挖礦是質押理財?shù)脑?—— 當然真正應用實現(xiàn)算法與場景要復雜的多。

DEFI 根據(jù)場景不同，又可以分為很多賽道，比如穩(wěn)定幣、預言機、AMM 交易所、衍生品、聚合器等等。

DEFI 代表項目有：Dai，Augur，Chainlink，WBTC，0x，Balance，Liquity 等。

3. 非同質化代幣（NFT）生態(tài)

世界名畫《蒙娜麗莎》，只有達·芬奇的原版可以展覽在法國盧浮宮博物館，哪怕現(xiàn)代的技術可以無比精細地復刻出來，仿品都不具備原版的收藏價值。

這就是 NFT 的應用場景。NFT是我們可以用來表示獨特物品所有權的代幣，它們讓我們將藝術品、收藏品甚至房地產(chǎn)等現(xiàn)實事物唯一代幣化。雖然文件（作品）本身是可以無限復制，但代表它們的代幣在鏈上可以被追蹤，并為買家提供所有權證明。

相比現(xiàn)實中實物版權、物權的雙重交割相比，NFT 只需要交割描述此物品的唯一代幣。NFT 作品往往存儲在如 IPFS 這樣的分布式存儲網(wǎng)絡里，隨用隨取，永不丟失，加之交割簡單方便，很快吸引了大量玩家與投資者收藏轉賣，NFT 出現(xiàn)也給藝術家提供了全新的收入模式。

類似 DEFI 生態(tài)，NFT 生態(tài)根據(jù)應用場景不同也產(chǎn)生了不同賽道，目前比較火熱的賽道有 NFT 交易平臺，NFT 游戲 平臺，NFT 藝術品平臺， NFT 與 DEFI 結合在一起的金融平臺。

NFT 代表項目有：CryptoKitties，CryptoPunks，Meebits，Opensea，Rally，Axie Infinity，Enjin Coin，The Sandbox 等。

4. 標準代幣協(xié)議（ERC-20）生態(tài)

與 NFT 非同質化代幣所對應的，就是同質化代幣。比如我們使用的人民幣就是一種同質化代幣，我們可以用人民幣進行價值交換，即使序號不同也不影響其價值，如果面額相同，不同的鈔票序號對持有者來說沒有區(qū)別。

BTC，ETH 和所有我們熟知的加密貨幣，都屬于同質化代幣。同種類的一個比特幣和另一個比特幣沒有任何區(qū)別，規(guī)格相同，具有統(tǒng)一性。在交易中，只需關注代幣交接的數(shù)量即可，其價值可能會根據(jù)交換的時間間隔而改變，但其本質并沒有發(fā)生變化。

以太坊的 ERC-20 就是定義這種代幣的標準協(xié)議，任何人都可以使用 ERC-20 協(xié)議，通過幾行代碼，發(fā)布自己在以太坊網(wǎng)絡上的加密貨幣。

現(xiàn)在，以太坊網(wǎng)絡上運行的代幣種類有上百萬個，上邊提到的項目，大多也在以太坊網(wǎng)絡中發(fā)布了自己的同質化代幣。

ERC-20 代表項目有：USDT，USDC，WBTC 等。

以太坊網(wǎng)絡擴容性

我們先引入一個概念：區(qū)塊鏈的不可能三角，即無論何種方法，我們都無法同時達到可擴展、去中心化、安全，三者只能得其二。

這其實很好理解，如果我們要去中心化和安全，就需要更多有節(jié)點參與網(wǎng)絡進行驗證，從而導致驗證人增多、網(wǎng)絡效率降低，擴展性下降。網(wǎng)絡性能建設就是在三者之間找到平衡點。

用數(shù)據(jù)舉例，目前比特幣可處理轉賬 7 筆 / 秒，以太坊是 25 筆 / 秒，而 VISA 平均為 4500 筆 / 秒，峰值則達每秒上萬筆。這種業(yè)務處理能力的差別，我們就可以簡單理解為是「吞吐量」的差距。而想要提高吞吐量，則需要擴展區(qū)塊鏈的業(yè)務處理能力，這就是所謂的擴展性。

根據(jù)優(yōu)化方法不同，以太坊網(wǎng)絡性能擴容方案可以分為：

1. Layer 1 鏈上擴展，所有交易都保留在以太坊上的擴展解決方案，具有更高的安全性。

鏈上擴展的本質還是改進以太坊主鏈本身，使整個系統(tǒng)擁有更高的拓展性與運行效率。一般的方法有兩種，要么改變共識協(xié)議，比如 ETH 將從 PoW 轉變?yōu)?PoS；要么使用分片技術，優(yōu)化方法使網(wǎng)絡具有更高效率。

2. Layer 2 鏈下擴展，在以太坊協(xié)議之上分層單獨做各場景解決方案，具有更好的擴展性。

鏈下擴展可以理解為把計算、交易等業(yè)務處理場景拿到以太坊主鏈之外計算，最后將計算好的結果傳回主鏈，主鏈只反映最終的結果而不用管過程，這樣，無論多么復雜的應用都不會對主鏈產(chǎn)生影響。

我們并不需要明白具體技術實現(xiàn)，只需知道：相比 Layer 1 方案，Layer 2 方案網(wǎng)絡不會干擾底層區(qū)塊鏈協(xié)議，可以替 Layer 1 承擔大部分計算工作，從而降低主網(wǎng)絡的負擔提高網(wǎng)絡業(yè)務處理效率，是目前公認比較好的擴容方案。

以太坊2.0

終于講到以太坊 2.0，回到主題。

通過回顧以太坊的發(fā)展 歷史 ，以太坊 2.0 并不是新項目，它只是以太坊開發(fā)進程的最后一個階段，它將由整個以太坊生態(tài)多個團隊協(xié)同完成，目標是使以太坊更具可擴展性、更安全和更可持續(xù)，最終成為主流并為全人類服務。

ETH2建設目標:

1. 更具可擴展性。每秒支持 1000 次交易，以使應用程序使用起來更快、更便宜。

2. 更安全。以太坊變得更加安全，以抵御所有形式的攻擊。

3. 更可持續(xù)。提高網(wǎng)絡性能的同時減少對能源的消耗，更好地保護環(huán)境。

最重要的變化，ETH2 將從 ETH1 使用的 PoW（Proof of Work）工作量證明機制升級為 POS （Proof of Stake）權益證明機制。不再以算力做為驗證方式，而是通過質押加密貨幣的數(shù)量做為驗證手段。礦工不需要顯卡也能挖礦，既節(jié)省了時間成本與電力成本，又提高了 ETH 的利用率，非常類似錢存在銀行獲得利息。

ETH2 主要使用的技術是分片分層技術實現(xiàn)整個網(wǎng)絡擴容。

ETH2 升級將分為三個階段進行：

1. 階段0（正在進行）：信標鏈的創(chuàng)建與合并。信標鏈是 ETH2 的主鏈，如同人類的大腦，是 ETH2 得以運行的基礎。

2. 階段1（預計2022年）：分片鏈的創(chuàng)建與應用。當信標鏈與 ETH1 合并完成后，就進入分片鏈的開發(fā)階段。分片鏈可以理解為將 ETH2 主鏈的整塊數(shù)據(jù)按一定規(guī)則拆分存放，單獨建立新鏈處理，用來分擔主鏈上的數(shù)據(jù)壓力，目前規(guī)劃是建立 64 條分片鏈。

舉個例子，從北京到上海，原來的交通工具只有一條公路，所有的車輛都需要在上邊運行，就會非常擁擠；現(xiàn)在通過分片技術，多出來高鐵、飛機等交通方式，分流的車輛同時到達速度更快，這就是分片鏈起到的作用。

分片鏈與主鏈交互示意圖

3. 階段2（預計2023年）：整個網(wǎng)絡功能的融合。到了此階段，整個系統(tǒng)的功能全面開始融合，分片鏈的功能會更加強大，新的處理機制開始支持賬戶、智能合約、開發(fā)工具的創(chuàng)建，新的生態(tài)應用等。

此階段是以太坊網(wǎng)絡的最終形態(tài)，網(wǎng)絡性能得到全面提升，生態(tài)應用全面爆發(fā)。但要服務全人類，ETH2 每秒 1000 次的交易效率顯然還是遠遠不夠，以太坊也會為它的目標持續(xù)優(yōu)化下去。

ETH2對于大家有什么影響？

1. 對于以太坊生態(tài)開發(fā)者。ETH2 在部署應用的時候，是需要選擇應用在哪條分片網(wǎng)絡進行部署，造成這種差異的原因是跨分片通信不同步，這就意味著開發(fā)者需要根據(jù)自己發(fā)展計劃做不同的組合。

2. 對與 ETH 持幣者。ETH2 與 ETH1 數(shù)據(jù)完全同步，代幣也不會有任何變化，你可以繼續(xù)使用現(xiàn)在的錢包地址繼續(xù)持有 ETH。

3. 對于礦工。雖然 PoW 與 PoS 還會并行一段時間，可以預計的 PoW 礦機的產(chǎn)出會越來越少，應該開始減少 PoW 礦機的投資，開始轉向 PoS 機制。

4. 對于用戶。ETH2 速度更快，交易手續(xù)費更低，網(wǎng)絡體驗會非常好，唯一值得注意的是，由于 Dapp 部署在不同的分片網(wǎng)絡上，可能需要手動選擇應用的網(wǎng)絡選項。

ETH是否值得投資？

ETH 是除了 BTC 以外市場的風向標，明確了解 ETH2 非常有助于我們理解其他區(qū)塊鏈項目，理解二級市場。

簡單總結幾個點吧：

1. 通過以太坊的項目分析，我們可以清晰地看到：在比特幣之后，以太坊項目的發(fā)展史就是目前區(qū)塊鏈應用生態(tài)的發(fā)展史。無論 DEFI 生態(tài)，NFT 生態(tài)，DAO 生態(tài)還是代幣、合約、協(xié)議生態(tài)，其實在以太坊發(fā)布白皮書時已有預見，后來出現(xiàn)的項目，都是圍繞以太坊做驗證。

2. 以太坊的聯(lián)合創(chuàng)始人里，只有 V 神還在為以太坊事業(yè)做貢獻，但這并不影響以以太坊繁榮發(fā)展。以太坊初始團隊只是創(chuàng)建了它，后續(xù)的發(fā)展是社區(qū)、開發(fā)者、礦工與用戶共同建立的結果，現(xiàn)在的以太坊早已不是某一個人的思維，它是所有以太坊生態(tài)參與者共同的結晶，它屬于全人類。

3. 以太坊在過去的幾年一直沿著既定的開發(fā)軌跡發(fā)展，雖然中途一度出現(xiàn)過危機，以太坊“被死亡”了好幾百次，以太坊還是頑強的發(fā)展下來，并且擁有了繁榮生態(tài)。ETH2 還要兩三年時間才能落地，中間也充滿變數(shù)，比如其他的公鏈搶占先機，但可以預見，ETH2 后的以太坊會更加健壯。

4. 不要在抱有任何 BTC 會死亡，區(qū)塊鏈行業(yè)會消失這樣的偽命題。BTC、ETH 讓我們看到了突破原有公司組織架構，一種全新無組織架構的商業(yè)模式存在，這種商業(yè)模式顯然更符合這個時代的發(fā)展需求，無論項目地發(fā)起團隊在不在，無論各國政府如何打壓，只要技術對人類有貢獻，就會由人員自發(fā)組織維護，區(qū)塊鏈技術是革命。

5. ETH2 的上線，短期看 PoW 獎勵與 PoS 獎勵并行，可能會讓 ETH 總通脹率短期內飆升，長期看 ETH 通脹率始終保持平衡。加上 ETH 本身的生態(tài)與應用場景，ETH是值得投資的，目前看不到有其他公鏈代替以太坊公鏈的可能性，ETH2 的上線，甚至會對其他公鏈造成“虹吸效應”，萬鏈歸一。

#比特幣[超話]# #數(shù)字貨幣#

ETH 2.0 的影響：以太坊網(wǎng)絡用戶會很高興，因為 ETH 將改變其費用結構，用戶將為交易支付更少的費用。這意味著當前的礦工將減少每筆交易的新包含費用，而不是以太坊的拍賣式費用市場，但預計由于 PoS 的能源效率提高和數(shù)量的增加，他們的每筆交易成本將下降。由于成本較低，用戶和驗證者都受益，因此交易量會更高。
ETH 2.0 降低的成本和更高的速度將使更多類型的 Defi 交易成為可能，并為新的和不同類型的安全令牌、NFT 和其他分布式金融應用程序提供機會，這些應用程序在 ETH 1.0 中沒有經(jīng)濟意義。
ETH 2.0 還將允許使用零知識匯總和樂觀匯總的更復雜和更便宜的智能合約。通過匯總，所有交易數(shù)據(jù)都以比使用常規(guī)基于區(qū)塊鏈的交易更便宜的方式捆綁并在以太坊上可用。匯總所需的計算負載是在鏈下完成的，進一步提高了吞吐量和交易成本效率。
分片將使網(wǎng)絡民主化，最終使普通用戶能夠在個人設備上操作以太坊。越來越多的網(wǎng)絡參與者將進一步分散區(qū)塊鏈。ETH 的發(fā)行量也會減少；ETH 聯(lián)合創(chuàng)始人 Vitalik Buterin 曾表示，在 ETH 2.0 下，新代幣的發(fā)行量應在每年 10 萬至 200 萬之間，低于目前的每年 470 萬，這可能會增加硬幣需求。
總結：
ETH 2.0 升級將使這個有益的全球去中心化智能合約系統(tǒng)能夠以其速度、安全性和可靠性的愿景向前發(fā)展，減少其碳足跡，并為投資者提供公平的競爭環(huán)境，通過賭注他們對 ETH 的未來擁有民主發(fā)言權以太坊。以太坊 2.0 是對已經(jīng)最廣泛用于智能合約的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的必要升級。隨著加密貨幣、智能合約 Dapp 和 NFT 的接受度不斷增長，以太坊 2.0 網(wǎng)絡的可擴展性無疑將吸引更多用戶，使其成為首選服務。

2、pos機制解決了pow的問題

pos機制解決了pow的問題：

基于權益證明（PoS），通常將金錢作為股權使用。

POA指的是身份的使用。這背后的想法是，人們會注意自己的名聲，因此會被勸阻不要惡意行事。

POW 工作量證明支持不可信的分布式共識，這對于加密貨幣等行業(yè)非常重要。它涉及挖掘過程，最好描述為執(zhí)行計算以驗證交易的合法性和創(chuàng)建新貨幣。

第一個完成計算的礦工將獲得一枚新代幣，并將區(qū)塊添加到鏈中。POS 權益證明的定義是在決定誰將創(chuàng)建新塊時使用權益關系。這個權益的取決于每個人持有的代幣數(shù)量。

持有更多代幣的人更有可能被選為下一個塊的驗證器。獎勵來自交易費用，因為在這個過程中不會產(chǎn)生新的代幣。

pos是公鏈中的共識算法，作為pow的一種替換。pow是保證比特幣，當前以太坊和許多區(qū)塊鏈安全的一種機制，但是pow算法在挖礦過程中，因為破壞環(huán)境和浪費電而受到指責，pos試圖通過一種不同的機制取代挖礦的概念，從而解決這些問題。

ps機制可以被描述成一種虛擬挖礦，鑒于pow主要依賴于計算硬件的稀缺性，來防止女巫攻擊。在pow中，一個用戶有可能用一千美元來買計算機，加入網(wǎng)絡來挖礦，產(chǎn)生新區(qū)塊，從而得到獎勵。在pos中，用戶可以拿到一千美元，買到等值的代幣，把這些代幣當做押金放在pos機制之中，只要用戶就有機會產(chǎn)生，這樣用戶可以得到獎勵。

pos算法如下，存在一個持幣人的集合，他們把手中的代幣放入pos機制中，這樣他們就變成驗證者。

3、【Discover ETH】什么是權益證明PoS

本篇作為Discover系列文章的開篇，結合ETH2.0的目標，來談談權益證明PoS是什么。

在談PoS之前，我們先來了解一下共識。共識，即達成了普遍協(xié)議。區(qū)塊鏈實質上是一個全球性的狀態(tài)機，達成共識意味著網(wǎng)絡上至少有超過一半（51%）的節(jié)點同意網(wǎng)絡的下一個全球狀態(tài)。
共識機制 （也稱為共識協(xié)議或共識算法）允許分布式系統(tǒng)（計算機網(wǎng)絡）協(xié)同工作并保持安全。當前主流的共識機制有兩種，分別是 工作量證明 (Proof of Work，PoW)和 權益證明 (Proof of Stake，PoS)。以太坊在設計之初就希望最終以太坊的共識機制能轉變?yōu)镻oS，而PoW只作為一個過渡階段。但無論是PoW還是PoS，最終的目的都是相同的，即實現(xiàn)分布式計算機的共識機制。下面先簡單了解工作量證明（PoW）的工作機制。

工作量證明通過礦工們完成，礦工們需要競爭創(chuàng)建最新區(qū)塊以處理和完成交易。 獲勝者將與網(wǎng)絡中的其他節(jié)點分享最新區(qū)塊，并且獲得最新的特定代幣區(qū)塊獎勵（如以太坊的以太幣）。由于用戶需要擁有超過網(wǎng)絡中 51% 的算力才能夠欺騙整條鏈，因此網(wǎng)絡安全得以保證。 這將需要巨大的設備和能源投入，所需的開支甚至可能超過收益。
工作量證明是08年在中本聰所創(chuàng)造的比特幣中提出的，至今已經(jīng)經(jīng)過了充分的考驗和測試，但隨著越來越多的礦工和礦池的加入，挖掘新的區(qū)塊的難度指數(shù)爆發(fā)式上升，也面臨的如下的問題：

PoS作為ETH2.0關鍵的建設目標，其作用不僅僅只是因為PoW帶來的環(huán)境不友好的能源消耗，還有PoS的建設能更有力支持 分片鏈 （以太坊網(wǎng)絡擴展的關鍵升級），更強的去中心化特性等等。下面從幾個方面來簡單談談權益證明PoS的工作過程。

在以太坊中，工作量證明的過程參與的角色是礦工/礦池。其目的是通過算力試錯來反復計算，以此生成一個低于目標隨機數(shù)的混合哈希。這個計算難度依賴于區(qū)塊所聲明的 難度 ，難度越小，有效的哈希值的集合就越小。而在權益證明中，則沒有礦工這一角色，與之對應的是稱之為 驗證者 的角色。
在ETH2.0中，用戶需要質押 32ETH 來獲得作為驗證者的資格。驗證者被 信標鏈 隨機選擇去創(chuàng)建區(qū)塊，并且負責檢查和確認那些不是由他們創(chuàng)造的區(qū)塊。他們不需要開采區(qū)塊，他們只需要在被選中的時候創(chuàng)建區(qū)塊并且在沒有被選中的時候驗證他人提交的區(qū)塊。此驗證被稱為證明。
驗證者因提出新區(qū)塊和證明他們已經(jīng)看到的區(qū)塊而獲得獎勵，對于一些惡意驗證者節(jié)點，也會有相應的懲罰機制使之失去質押。驗證者質押的ETH越多，獲得的獎勵也越多。可以這樣說，權益證明是一種用于激勵驗證者接受更多質押的機制。

前面提到了 分片鏈 這個名詞， 分片 就是將區(qū)塊鏈分成多條鏈。驗證者將會在不同的分片上處理它們的分片數(shù)據(jù)，以此來提高區(qū)塊鏈的工作效率。ETH2.0預計會有64個分片鏈。
驗證者會被隨機洗牌到不同的分片中，以防止驗證者惡意操縱節(jié)點并提高鏈的安全性。處理不同分片之間的數(shù)據(jù)的關鍵角色就是 信標鏈 （Beacon Chain）。
信標鏈 是協(xié)調分片信息、管理驗證者的連接不同分片的橋梁。
當用戶在分片上提交交易時， 驗證者 將負責將用戶的交易添加到分片區(qū)塊中。 信標鏈 通過算法選擇驗證器以提出新的塊。如果一個驗證者沒有被選中提出一個新的分塊，它們將會證明另一個驗證者的提議，并確認一切都正常。
至少需要 128 個被稱為 委員會 （ committee ）的驗證者來證明每個分片塊。委員會有一個提出和驗證分片區(qū)塊的時限，這個時限被稱為 插槽 （ Slot ），大約為12秒。 每個插槽只能創(chuàng)建一個有效區(qū)塊，一個 周期 （ Epoch ，大約6.4分鐘）有 32 個插槽。
每個周期過后，委員會都由不同的、隨機的參與者解散與重組，重組過程由一個半隨機算法 RANDAO 來選擇，以此避免惡意節(jié)點的操縱。

ETH2.0使用 Cassper 終局協(xié)議來確認一個新的區(qū)塊是否得到足夠的證明，即只要2/3的插槽同意（即當前參與計算的2/3的驗證者節(jié)點），該區(qū)塊就會被最終確定。而推薦此區(qū)塊的驗證者將獲得獎勵。因此，在權益證明的機制下，每過6.4分鐘就會創(chuàng)建一個新的區(qū)塊。關于Cassper協(xié)議的詳細說明后續(xù)再進行探索。

權益證明的建設以太坊在15年就已經(jīng)提出，截止至今也才完成了Phase 0信標鏈的建設。而下一階段的與主網(wǎng)合并，再下一階段的分片鏈建設也一再推遲。雖然PoS的建設非常緩慢，但無論如何，權益證明作為主流的共識機制算法之一，也是值得我們探討其設計原理。
后續(xù)將會針對信標鏈的詳細設計、分片等ETH2.0內容進行探索。

4、以太坊推出首個公共測試網(wǎng)用于全面升級至權益證明(PoS)

12月21日消息，以太坊核心開發(fā)人員 Tim Beiko 在Twitter上宣布，以太坊將推出第一個公開測試網(wǎng) Kintsugi Merge Testnet，用于全面升級到權益證明（PoS）。Tim Beiko 還表示，盡管客戶端開發(fā)和 UX 會不斷改進，但鼓勵用戶盡早開始使用 Kintsugi，以便在合并后的環(huán)境中熟悉以太坊網(wǎng)絡。重大升級將由存入 32 ETH 的抵押者執(zhí)行。目前，230 萬個測試網(wǎng) ETH 已經(jīng)由相對 7.2萬名驗證者存入新網(wǎng)絡，這表明社區(qū)已經(jīng)為“加密領域最大的升級”做好了充分準備。 此外，根據(jù)報告，應用程序開發(fā)人員不會有太大變化，僅與共識層或執(zhí)行層交互的工具也基本不受影響。

什么是權益證明？

權益證明是一種區(qū)塊鏈網(wǎng)絡達成共識的共識機制。

這將要求用戶抵押他們的以太幣從而成為網(wǎng)絡中合法的驗證者。 驗證者有著與礦工在 工作量證明（pow）中相同的職責：將交易排序和創(chuàng)建新的區(qū)塊，以便讓所有的節(jié)點就網(wǎng)路狀態(tài)達成一致。

權益證明相較于工作量證明系統(tǒng)有許多改進：

1、提高能效——您不需要大量能源去挖掘區(qū)塊

2、門檻降低，硬件要求減少——您不需要優(yōu)秀的硬件從而獲得建立新區(qū)塊的機會

3、更強的去中心化——權益證明可以在網(wǎng)絡中提供更多的節(jié)點。

4、更有力的支持分片鏈——一個得以擴展以太坊網(wǎng)絡的關鍵升級

權益證明、權益質押和驗證者

權益證明是一種用于激勵驗證者接受更多質押的基本機制。 就以太幣而言，用戶需要質押 32ETH 來獲得作為驗證者的資格。 驗證者被隨機選擇去創(chuàng)建區(qū)塊，并且負責檢查和確認那些不是由他們創(chuàng)造的區(qū)塊。 一個用戶的權益也被用于激勵良好的驗證者行為的一種方式。 例如，用戶可能會因為離線（驗證失敗）而損失一部分權益， 或因故意勾結而損失他們的全部權益。

以太坊權益證明是如何運作的？

與工作量證明不同的是，驗證者不需要使用大量的計算能力，因為它們是隨機選擇的，相互間沒有競爭。 他們不需要開采區(qū)塊，他們只需要在被選中的時候創(chuàng)建區(qū)塊并且在沒有被選中的時候驗證他人提交的區(qū)塊。 此驗證被稱為證明。 你可以認為證明是說“這個塊在我看來沒問題”。 驗證者因提出新區(qū)塊和證明他們已經(jīng)看到的區(qū)塊而獲得獎勵。

如果你為惡意區(qū)塊提供證明，你就會失去你的股權。

權益證明和安全性

權益證明中仍然存在 51% 攻擊的威脅，但對于攻擊者來說攻擊成本越來越高。 要發(fā)起 51% 攻擊，你需要掌控 51% 以上的以太幣股權。 這不僅僅是一筆巨款，還很有可能導致以太幣貶值。 破壞你的貨幣價值的大部分權益是非常容易的。 當然也有更強有力的激勵措施來保持網(wǎng)絡的安全和 健康 。

信標鏈上的權益消減、踢出和其余懲罰、協(xié)調來防治其他惡意行為。 驗證者還將負責記錄這些事件。

優(yōu)缺點

優(yōu)點

權益質押讓您更容易運行一個節(jié)點。 這不需要在硬件或能源方面進行巨額投資。 如果你沒有足夠的 ETH 來進行質押，你可以加入質押池。

權益質押更加去中心化。 它允許更多人參與，并且更多的節(jié)點不意味著像挖礦一樣增加百分比的回報。

權益質押可以保證安全的防護。 分片鏈允許以太坊同時創(chuàng)建多個區(qū)塊，增加交易輸送量。 將以太坊網(wǎng)絡置于工作量證明系統(tǒng)內，這會降低網(wǎng)絡被攻擊所需的算力。

缺點

與工作量證明相比，權益證明仍處于起步階段，并且沒有經(jīng)過實際應用的測試。

5、區(qū)塊鏈的共識機制

一、區(qū)塊鏈共識機制的目標

區(qū)塊鏈是什么？簡單而言，區(qū)塊鏈是一種去中心化的數(shù)據(jù)庫，或可以叫作分布式賬本(distributed ledger)。傳統(tǒng)上所有的數(shù)據(jù)庫都是中心化的，例如一間銀行的賬本就儲存在銀行的中心服務器里。中心化數(shù)據(jù)庫的弊端是數(shù)據(jù)的安全及正確性全系于數(shù)據(jù)庫運營方（即銀行），因為任何能夠訪問中心化數(shù)據(jù)庫的人（如銀行職員或黑客）都可以破壞或修改其中的數(shù)據(jù)。

而區(qū)塊鏈技術則容許數(shù)據(jù)庫存放在全球成千上萬的電腦上，每個人的賬本通過點對點網(wǎng)絡進行同步，網(wǎng)絡中任何用戶一旦增加一筆交易，交易信息將通過網(wǎng)絡通知其他用戶驗證，記錄到各自的賬本中。區(qū)塊鏈之所以得其名是因為它是由一個個包含交易信息的區(qū)塊（block）從后向前有序鏈接起來的數(shù)據(jù)結構。

很多人對區(qū)塊鏈的疑問是，如果每一個用戶都擁有一個獨立的賬本，那么是否意味著可以在自己的賬本上添加任意的交易信息，而成千上萬個賬本又如何保證記賬的一致性？ 解決記賬一致性問題正是區(qū)塊鏈共識機制的目標 。區(qū)塊鏈共識機制旨在保證分布式系統(tǒng)里所有節(jié)點中的數(shù)據(jù)完全相同并且能夠對某個提案（proposal）（例如是一項交易紀錄）達成一致。然而分布式系統(tǒng)由于引入了多個節(jié)點，所以系統(tǒng)中會出現(xiàn)各種非常復雜的情況；隨著節(jié)點數(shù)量的增加，節(jié)點失效或故障、節(jié)點之間的網(wǎng)絡通信受到干擾甚至阻斷等就變成了常見的問題，解決分布式系統(tǒng)中的各種邊界條件和意外情況也增加了解決分布式一致性問題的難度。

區(qū)塊鏈又可分為三種：

公有鏈：全世界任何人都可以隨時進入系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)、發(fā)送可確認交易、競爭記賬的區(qū)塊鏈。公有鏈通常被認為是“完全去中心化“的，因為沒有任何人或機構可以控制或篡改其中數(shù)據(jù)的讀寫。公有鏈一般會通過代幣機制鼓勵參與者競爭記賬，來確保數(shù)據(jù)的安全性。

聯(lián)盟鏈：聯(lián)盟鏈是指有若干個機構共同參與管理的區(qū)塊鏈。每個機構都運行著一個或多個節(jié)點，其中的數(shù)據(jù)只允許系統(tǒng)內不同的機構進行讀寫和發(fā)送交易，并且共同來記錄交易數(shù)據(jù)。這類區(qū)塊鏈被認為是“部分去中心化”。

私有鏈：指其寫入權限是由某個組織和機構控制的區(qū)塊鏈。參與節(jié)點的資格會被嚴格的限制，由于參與的節(jié)點是有限和可控的，因此私有鏈往往可以有極快的交易速度、更好的隱私保護、更低的交易成本、不容易被惡意攻擊、并且能夠做到身份認證等金融行業(yè)必須的要求。相比中心化數(shù)據(jù)庫，私有鏈能夠防止機構內單節(jié)點故意隱瞞或篡改數(shù)據(jù)。即使發(fā)生錯誤，也能夠迅速發(fā)現(xiàn)來源，因此許多大型金融機構在目前更加傾向于使用私有鏈技術。

二、區(qū)塊鏈共識機制的分類

解決分布式一致性問題的難度催生了數(shù)種共識機制，它們各有其優(yōu)缺點，亦適用于不同的環(huán)境及問題。被眾人常識的共識機制有：

l PoW（Proof of Work）工作量證明機制

l PoS（Proof of Stake）股權/權益證明機制

l DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授權證明機制

l PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）實用拜占庭容錯算法

l DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授權拜占庭容錯算法

l SCP (Stellar Consensus Protocol ) 恒星共識協(xié)議

l RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共識算法

l Pool驗證池共識機制

（一）PoW（Proof of Work）工作量證明機制

1. 基本介紹

在該機制中，網(wǎng)絡上的每一個節(jié)點都在使用SHA256哈希函數(shù)(hash function) 運算一個不斷變化的區(qū)塊頭的哈希值 (hash sum)。 共識要求算出的值必須等于或小于某個給定的值。 在分布式網(wǎng)絡中，所有的參與者都需要使用不同的隨機數(shù)來持續(xù)計算該哈希值，直至達到目標為止。當一個節(jié)點的算出確切的值，其他所有的節(jié)點必須相互確認該值的正確性。之后新區(qū)塊中的交易將被驗證以防欺詐。

在比特幣中，以上運算哈希值的節(jié)點被稱作“礦工”，而PoW的過程被稱為“挖礦”。挖礦是一個耗時的過程，所以也提出了相應的激勵機制（例如向礦工授予一小部分比特幣）。PoW的優(yōu)點是完全的去中心化，其缺點是消耗大量算力造成了的資源浪費，達成共識的周期也比較長，共識效率低下，因此其不是很適合商業(yè)使用。

2. 加密貨幣的應用實例

比特幣(Bitcoin) 及萊特幣(Litecoin)。以太坊(Ethereum) 的前三個階段（Frontier前沿、Homestead家園、Metropolis大都會）皆采用PoW機制，其第四個階段 (Serenity寧靜) 將采用權益證明機制。PoW適用于公有鏈。

PoW機制雖然已經(jīng)成功證明了其長期穩(wěn)定和相對公平，但在現(xiàn)有框架下，采用PoW的“挖礦”形式，將消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的運算來保證工作量公平，并沒有其他的存在意義。而目前BTC所能達到的交易效率為約5TPS（5筆/秒），以太坊目前受到單區(qū)塊GAS總額的上限，所能達到的交易頻率大約是25TPS，與平均千次每秒、峰值能達到萬次每秒處理效率的VISA和MASTERCARD相差甚遠。

3. 簡圖理解模式

（ps：其中A、B、C、D計算哈希值的過程即為“挖礦”，為了犒勞時間成本的付出，機制會以一定數(shù)量的比特幣作為激勵。）

（Ps：PoS模式下，你的“挖礦”收益正比于你的幣齡(幣的數(shù)量*天數(shù))，而與電腦的計算性能無關。我們可以認為任何具有概率性事件的累計都是工作量證明，如淘金。假設礦石含金量為p% 質量, 當你得到一定量黃金時，我們可以認為你一定挖掘了1/p 質量的礦石。而且得到的黃金數(shù)量越多，這個證明越可靠。）

（二）PoS（Proof of Stake）股權/權益證明機制

1.基本介紹

PoS要求人們證明貨幣數(shù)量的所有權，其相信擁有貨幣數(shù)量多的人攻擊網(wǎng)絡的可能性低。基于賬戶余額的選擇是非常不公平的，因為單一最富有的人勢必在網(wǎng)絡中占主導地位，所以提出了許多解決方案。

在股權證明機制中，每當創(chuàng)建一個區(qū)塊時，礦工需要創(chuàng)建一個稱為“幣權”的交易，這個交易會按照一定比例預先將一些幣發(fā)給礦工。然后股權證明機制根據(jù)每個節(jié)點持有代幣的比例和時間（幣齡）， 依據(jù)算法等比例地降低節(jié)點的挖礦難度，以加快節(jié)點尋找隨機數(shù)的速度，縮短達成共識所需的時間。

與PoW相比，PoS可以節(jié)省更多的能源，更有效率。但是由于挖礦成本接近于0，因此可能會遭受攻擊。且PoS在本質上仍然需要網(wǎng)絡中的節(jié)點進行挖礦運算，所以它同樣難以應用于商業(yè)領域。

2.數(shù)字貨幣的應用實例

PoS機制下較為成熟的數(shù)字貨幣是點點幣（Peercoin）和未來幣（NXT），相比于PoW，PoS機制節(jié)省了能源，引入了" 幣天 "這個概念來參與隨機運算。PoS機制能夠讓更多的持幣人參與到記賬這個工作中去，而不需要額外購買設備（礦機、顯卡等）。每個單位代幣的運算能力與其持有的時間長成正相關，即持有人持有的代幣數(shù)量越多、時間越長，其所能簽署、生產(chǎn)下一個區(qū)塊的概率越大。一旦其簽署了下一個區(qū)塊，持幣人持有的幣天即清零，重新進入新的循環(huán)。

PoS適用于公有鏈。

3.區(qū)塊簽署人的產(chǎn)生方式

在PoS機制下，因為區(qū)塊的簽署人由隨機產(chǎn)生，則一些持幣人會長期、大額持有代幣以獲得更大概率地產(chǎn)生區(qū)塊，盡可能多的去清零他的"幣天"。因此整個網(wǎng)絡中的流通代幣會減少，從而不利于代幣在鏈上的流通，價格也更容易受到波動。由于可能會存在少量大戶持有整個網(wǎng)絡中大多數(shù)代幣的情況，整個網(wǎng)絡有可能會隨著運行時間的增長而越來越趨向于中心化。相對于PoW而言，PoS機制下作惡的成本很低，因此對于分叉或是雙重支付的攻擊，需要更多的機制來保證共識。穩(wěn)定情況下，每秒大約能產(chǎn)生12筆交易，但因為網(wǎng)絡延遲及共識問題，需要約60秒才能完整廣播共識區(qū)塊。長期來看，生成區(qū)塊（即清零"幣天"）的速度遠低于網(wǎng)絡傳播和廣播的速度，因此在PoS機制下需要對生成區(qū)塊進行"限速"，來保證主網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

4.簡圖理解模式

（PS：擁有越多“股份”權益的人越容易獲取賬權。是指獲得多少貨幣，取決于你挖礦貢獻的工作量，電腦性能越好，分給你的礦就會越多。）

（在純POS體系中，如NXT，沒有挖礦過程，初始的股權分配已經(jīng)固定，之后只是股權在交易者之中流轉，非常類似于現(xiàn)實世界的股票。）

（三）DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授權證明機制

1.基本介紹

由于PoS的種種弊端，由此比特股首創(chuàng)的權益代表證明機制 DPoS（Delegated Proof of Stake）應運而生。DPoS 機制中的核心的要素是選舉，每個系統(tǒng)原生代幣的持有者在區(qū)塊鏈里面都可以參與選舉，所持有的代幣余額即為投票權重。通過投票，股東可以選舉出理事會成員，也可以就關系平臺發(fā)展方向的議題表明態(tài)度，這一切構成了社區(qū)自治的基礎。股東除了自己投票參與選舉外，還可以通過將自己的選舉票數(shù)授權給自己信任的其它賬戶來代表自己投票。

具體來說， DPoS由比特股（Bitshares）項目組發(fā)明。股權擁有著選舉他們的代表來進行區(qū)塊的生成和驗證。DPoS類似于現(xiàn)代企業(yè)董事會制度，比特股系統(tǒng)將代幣持有者稱為股東，由股東投票選出101名代表， 然后由這些代表負責生成和驗證區(qū)塊。 持幣者若想稱為一名代表，需先用自己的公鑰去區(qū)塊鏈注冊，獲得一個長度為32位的特有身份標識符，股東可以對這個標識符以交易的形式進行投票，得票數(shù)前101位被選為代表。

代表們輪流產(chǎn)生區(qū)塊，收益（交易手續(xù)費）平分。DPoS的優(yōu)點在于大幅減少了參與區(qū)塊驗證和記賬的節(jié)點數(shù)量，從而縮短了共識驗證所需要的時間，大幅提高了交易效率。從某種角度來說，DPoS可以理解為多中心系統(tǒng)，兼具去中心化和中心化優(yōu)勢。優(yōu)點：大幅縮小參與驗證和記賬節(jié)點的數(shù)量，可以達到秒級的共識驗證。缺點：投票積極性不高，絕大部分代幣持有者未參與投票；另整個共識機制還是依賴于代幣，很多商業(yè)應用是不需要代幣存在的。

DPoS機制要求在產(chǎn)生下一個區(qū)塊之前，必須驗證上一個區(qū)塊已經(jīng)被受信任節(jié)點所簽署。相比于PoS的" 全民挖礦 "，DPoS則是利用類似" 代表大會 "的制度來直接選取可信任節(jié)點，由這些可信任節(jié)點（即見證人）來代替其他持幣人行使權力，見證人節(jié)點要求長期在線，從而解決了因為PoS簽署區(qū)塊人不是經(jīng)常在線而可能導致的產(chǎn)塊延誤等一系列問題。 DPoS機制通常能達到萬次每秒的交易速度，在網(wǎng)絡延遲低的情況下可以達到十萬秒級別，非常適合企業(yè)級的應用。 因為公信寶數(shù)據(jù)交易所對于數(shù)據(jù)交易頻率要求高，更要求長期穩(wěn)定性，因此DPoS是非常不錯的選擇。

2. 股份授權證明機制下的機構與系統(tǒng)

理事會是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的權力機構，理事會的人選由系統(tǒng)股東（即持幣人）選舉產(chǎn)生，理事會成員有權發(fā)起議案和對議案進行投票表決。

理事會的重要職責之一是根據(jù)需要調整系統(tǒng)的可變參數(shù)，這些參數(shù)包括：

l 費用相關：各種交易類型的費率。

l 授權相關：對接入網(wǎng)絡的第三方平臺收費及補貼相關參數(shù)。

l 區(qū)塊生產(chǎn)相關：區(qū)塊生產(chǎn)間隔時間，區(qū)塊獎勵。

l 身份審核相關：審核驗證異常機構賬戶的信息情況。

l 同時，關系到理事會利益的事項將不通過理事會設定。

在Finchain系統(tǒng)中，見證人負責收集網(wǎng)絡運行時廣播出來的各種交易并打包到區(qū)塊中，其工作類似于比特幣網(wǎng)絡中的礦工，在采用 PoW(工作量證明)的比特幣網(wǎng)絡中，由一種獲獎概率取決于哈希算力的抽彩票方式來決定哪個礦工節(jié)點產(chǎn)生下一個區(qū)塊。而在采用 DPoS 機制的金融鏈網(wǎng)絡中，通過理事會投票決定見證人的數(shù)量，由持幣人投票來決定見證人人選。入選的活躍見證人按順序打包交易并生產(chǎn)區(qū)塊，在每一輪區(qū)塊生產(chǎn)之后，見證人會在隨機洗牌決定新的順序后進入下一輪的區(qū)塊生產(chǎn)。

3. DPoS的應用實例

比特股(bitshares) 采用DPoS。DPoS主要適用于聯(lián)盟鏈。

4.簡圖理解模式

（四）PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）實用拜占庭容錯算法

1. 基本介紹

PBFT是一種基于嚴格數(shù)學證明的算法，需要經(jīng)過三個階段的信息交互和局部共識來達成最終的一致輸出。三個階段分別為預備 (pre-prepare)、準備 (prepare)、落實 (commit)。PBFT算法證明系統(tǒng)中只要有2/3比例以上的正常節(jié)點，就能保證最終一定可以輸出一致的共識結果。換言之，在使用PBFT算法的系統(tǒng)中，至多可以容忍不超過系統(tǒng)全部節(jié)點數(shù)量1/3的失效節(jié)點 (包括有意誤導、故意破壞系統(tǒng)、超時、重復發(fā)送消息、偽造簽名等的節(jié)點，又稱為”拜占庭”節(jié)點)。

2. PBFT的應用實例

著名聯(lián)盟鏈Hyperledger Fabric v0.6采用的是PBFT，v1.0又推出PBFT的改進版本SBFT。PBFT主要適用于私有鏈和聯(lián)盟鏈。

3. 簡圖理解模式

上圖顯示了一個簡化的PBFT的協(xié)議通信模式，其中C為客戶端，0 – 3表示服務節(jié)點，其中0為主節(jié)點，3為故障節(jié)點。整個協(xié)議的基本過程如下：

(1) 客戶端發(fā)送請求，激活主節(jié)點的服務操作；

(2) 當主節(jié)點接收請求后，啟動三階段的協(xié)議以向各從節(jié)點廣播請求；

(a) 序號分配階段，主節(jié)點給請求賦值一個序號n，廣播序號分配消息和客戶端的請求消息m，并將構造pre-prepare消息給各從節(jié)點；

(b) 交互階段，從節(jié)點接收pre-prepare消息，向其他服務節(jié)點廣播prepare消息；

(c) 序號確認階段，各節(jié)點對視圖內的請求和次序進行驗證后，廣播commit消息，執(zhí)行收到的客戶端的請求并給客戶端響應。

(3) 客戶端等待來自不同節(jié)點的響應，若有m+1個響應相同，則該響應即為運算的結果；

（五）DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授權拜占庭容錯算法

1. 基本介紹

DBFT建基于PBFT的基礎上，在這個機制當中，存在兩種參與者，一種是專業(yè)記賬的“超級節(jié)點”，一種是系統(tǒng)當中不參與記賬的普通用戶。普通用戶基于持有權益的比例來投票選出超級節(jié)點，當需要通過一項共識（記賬）時，在這些超級節(jié)點中隨機推選出一名發(fā)言人擬定方案，然后由其他超級節(jié)點根據(jù)拜占庭容錯算法（見上文），即少數(shù)服從多數(shù)的原則進行表態(tài)。如果超過2/3的超級節(jié)點表示同意發(fā)言人方案，則共識達成。這個提案就成為最終發(fā)布的區(qū)塊，并且該區(qū)塊是不可逆的，所有里面的交易都是百分之百確認的。如果在一定時間內還未達成一致的提案，或者發(fā)現(xiàn)有非法交易的話，可以由其他超級節(jié)點重新發(fā)起提案，重復投票過程，直至達成共識。

2. DBFT的應用實例

國內加密貨幣及區(qū)塊鏈平臺NEO是 DBFT算法的研發(fā)者及采用者。

3. 簡圖理解模式

假設系統(tǒng)中只有四個由普通用戶投票選出的超級節(jié)點，當需要通過一項共識時，系統(tǒng)就會從代表中隨機選出一名發(fā)言人擬定方案。發(fā)言人會將擬好的方案交給每位代表，每位代表先判斷發(fā)言人的計算結果與它們自身紀錄的是否一致，再與其它代表商討驗證計算結果是否正確。如果2/3的代表一致表示發(fā)言人方案的計算結果是正確的，那么方案就此通過。

如果只有不到2/3的代表達成共識，將隨機選出一名新的發(fā)言人，再重復上述流程。這個體系旨在保護系統(tǒng)不受無法行使職能的領袖影響。

上圖假設全體節(jié)點都是誠實的，達成100%共識，將對方案A（區(qū)塊）進行驗證。

鑒于發(fā)言人是隨機選出的一名代表，因此他可能會不誠實或出現(xiàn)故障。上圖假設發(fā)言人給3名代表中的2名發(fā)送了惡意信息（方案B），同時給1名代表發(fā)送了正確信息（方案A）。

在這種情況下該惡意信息（方案B）無法通過。中間與右邊的代表自身的計算結果與發(fā)言人發(fā)送的不一致，因此就不能驗證發(fā)言人擬定的方案，導致2人拒絕通過方案。左邊的代表因接收了正確信息，與自身的計算結果相符，因此能確認方案，繼而成功完成1次驗證。但本方案仍無法通過，因為不足2/3的代表達成共識。接著將隨機選出一名新發(fā)言人，重新開始共識流程。

上圖假設發(fā)言人是誠實的，但其中1名代表出現(xiàn)了異常；右邊的代表向其他代表發(fā)送了不正確的信息（B）。

在這種情況下發(fā)言人擬定的正確信息（A）依然可以獲得驗證，因為左邊與中間誠實的代表都可以驗證由誠實的發(fā)言人擬定的方案，達成2/3的共識。代表也可以判斷到底是發(fā)言人向右邊的節(jié)點說謊還是右邊的節(jié)點不誠實。

（六）SCP (Stellar Consensus Protocol ) 恒星共識協(xié)議

1. 基本介紹

SCP 是 Stellar (一種基于互聯(lián)網(wǎng)的去中心化全球支付協(xié)議) 研發(fā)及使用的共識算法，其建基于聯(lián)邦拜占庭協(xié)議 (Federated Byzantine Agreement) 。傳統(tǒng)的非聯(lián)邦拜占庭協(xié)議（如上文的PBFT和DBFT）雖然確保可以通過分布式的方法達成共識，并達到拜占庭容錯 (至多可以容忍不超過系統(tǒng)全部節(jié)點數(shù)量1/3的失效節(jié)點)，它是一個中心化的系統(tǒng) — 網(wǎng)絡中節(jié)點的數(shù)量和身份必須提前知曉且驗證過。而聯(lián)邦拜占庭協(xié)議的不同之處在于它能夠去中心化的同時，又可以做到拜占庭容錯。

[…]

（七）RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共識算法

1. 基本介紹

RPCA是Ripple（一種基于互聯(lián)網(wǎng)的開源支付協(xié)議，可以實現(xiàn)去中心化的貨幣兌換、支付與清算功能）研發(fā)及使用的共識算法。在 Ripple 的網(wǎng)絡中，交易由客戶端（應用）發(fā)起，經(jīng)過追蹤節(jié)點（tracking node）或驗證節(jié)點（validating node）把交易廣播到整個網(wǎng)絡中。追蹤節(jié)點的主要功能是分發(fā)交易信息以及響應客戶端的賬本請求。驗證節(jié)點除包含追蹤節(jié)點的所有功能外，還能夠通過共識協(xié)議，在賬本中增加新的賬本實例數(shù)據(jù)。

Ripple 的共識達成發(fā)生在驗證節(jié)點之間，每個驗證節(jié)點都預先配置了一份可信任節(jié)點名單，稱為 UNL（Unique Node List）。在名單上的節(jié)點可對交易達成進行投票。共識過程如下：

(1) 每個驗證節(jié)點會不斷收到從網(wǎng)絡發(fā)送過來的交易，通過與本地賬本數(shù)據(jù)驗證后，不合法的交易直接丟棄，合法的交易將匯總成交易候選集（candidate set）。交易候選集里面還包括之前共識過程無法確認而遺留下來的交易。

(2) 每個驗證節(jié)點把自己的交易候選集作為提案發(fā)送給其他驗證節(jié)點。

(3) 驗證節(jié)點在收到其他節(jié)點發(fā)來的提案后，如果不是來自UNL上的節(jié)點，則忽略該提案；如果是來自UNL上的節(jié)點，就會對比提案中的交易和本地的交易候選集，如果有相同的交易，該交易就獲得一票。在一定時間內，當交易獲得超過50%的票數(shù)時，則該交易進入下一輪。沒有超過50%的交易，將留待下一次共識過程去確認。

(4) 驗證節(jié)點把超過50%票數(shù)的交易作為提案發(fā)給其他節(jié)點，同時提高所需票數(shù)的閾值到60%，重復步驟(3)、步驟(4)，直到閾值達到80%。

(5) 驗證節(jié)點把經(jīng)過80%UNL節(jié)點確認的交易正式寫入本地的賬本數(shù)據(jù)中，稱為最后關閉賬本（last closed ledger），即賬本最后（最新）的狀態(tài)。

在Ripple的共識算法中，參與投票節(jié)點的身份是事先知道的，因此，算法的效率比PoW等匿名共識算法要高效，交易的確認時間只需幾秒鐘。這點也決定了該共識算法只適合于聯(lián)盟鏈或私有鏈。Ripple共識算法的拜占庭容錯（BFT）能力為（n-1）/5，即可以容忍整個網(wǎng)絡中20%的節(jié)點出現(xiàn)拜占庭錯誤而不影響正確的共識。

2. 簡圖理解模式

共識過程節(jié)點交互示意圖：

共識算法流程：

（八）POOL驗證池共識機制

Pool驗證池共識機制是基于傳統(tǒng)的分布式一致性算法（Paxos和Raft）的基礎上開發(fā)的機制。Paxos算法是1990年提出的一種基于消息傳遞且具有高度容錯特性的一致性算法。過去, Paxos一直是分布式協(xié)議的標準，但是Paxos難于理解，更難以實現(xiàn)。Raft則是在2013年發(fā)布的一個比Paxos簡單又能實現(xiàn)Paxos所解決問題的一致性算法。Paxos和Raft達成共識的過程皆如同選舉一樣，參選者需要說服大多數(shù)選民(服務器)投票給他，一旦選定后就跟隨其操作。Paxos和Raft的區(qū)別在于選舉的具體過程不同。而Pool驗證池共識機制即是在這兩種成熟的分布式一致性算法的基礎上，輔之以數(shù)據(jù)驗證的機制。

轉載請帶上網(wǎng)址：http://yadikedp.com/posjifour/276193.html