區塊鏈共識機制 – DPOS 權益委託證明 Delegated Proof Of Stake

 

優勢:區塊共識時間短傳輸數據快,出現區塊鏈分叉 (fork) 機會小。
劣勢:相對中心化。

 

什麼是權益委託證明 Delegated Proof Of Stake

DPOS 權益委託證明 Delegated Proof Of Stake POS 權益證明 Proof Of Stake 都是根據區塊網路上每個節點的股權來決定的共識機制,不一樣的地方為 POS 權益證明共識機制下的挖礦概率會因股權權重不同而影響,DPOS 權益委託證明則是每個節點將委託 (投票) 給予奇數個代表 (節點) ,這些奇數節點代表會因不同系統設計為不同,最常見的是為持有的貨幣數量最多者,在區塊網路上獲得最多票數的前 N (N 為奇數) 位代表就可以按分配到的時間段輪流打包生成新區塊並獲得獎賞,如果這些代表挖礦失敗將會被淘汰,由投票產生的新代表所取代。

 

DPOS 與 POS 比較

由於 DPOS 區塊鏈系統採用奇數位的定量委託節點來達到區塊驗證,比起需要透過上千萬個節點來完成驗證的 POS 區塊鏈系統的共識速度快上許多,使得驗證速度可以甚至達到毫秒等級。雖然驗證速度可以變快,需注意的是 DPOS 類型區塊鏈的傳輸效能卻不會因此無限提升,區塊鏈傳輸效能主要還是取決於節點間傳輸數據的網路頻寬。

DPOS 作為 POS 的變形,通過縮小選舉節點的數量以減少網路壓力,是一種典型的分治策略:將所有節點分為領導者與跟隨者,只有領導者之間達成共識後才會通知跟隨者。該機制能夠在不增加計算資源的前提下有效減少網路壓力,會擁有較強的應用價值。

 

DPOS 共識機制

DPOS 權益委託證明共識機制是以最長鏈勝出,即當一個誠實的節點看到一個更長的有效鏈,它都會從當前分叉切換到這條更長的有效鏈。DPOS 共識機制最主要是包括選擇區塊產生者調度區塊產生及為確定性生產者洗牌

  • 選擇區塊產生者:
    在 DPOS 共識機制中,每次循環,每個帳戶人都擁有一票選舉代表(稱為批準投票,代表可視為超級節點或礦池)或成為代表參選,獲票前 N 名的代表被會被選擇(一般數量為奇數個),而代表的個數 N 則由要由至少 50 %的投票人認為足夠做到「無關鍵中心化」,於設置完代表的個數 N 後,同時亦必須投票給至少這個數目的代表,且不能投票數量超過這個上限。

 

  • 調度區塊產生:
    選出代表後,這些代表將會被隨機排序,並按這個固定順序每隔 2 秒就獲得一個出塊的機會,並且需在塊周期內完成出塊 (如果其中某位代表在這段時間間隔內並未出塊或試圖利用手中的權力作惡,將會被跳過,且有機會被淘汰,由下一輪投票產生的新代表取代) ,然後輪到下一位出塊,直至完成整個循環周期,每個周期結束後,這些代表都要被"洗牌"一次;塊周期 (Slot):亦稱為時段周期,每個塊為 10 秒,即一個時間;循環周期 (Round):有 N 位代表,每位代表出塊一次,即每出 N 個區塊為一個循環。完成一次完整的循環周期需要 N * Slot (秒);獎勵周期:根據區塊鏈高度,設置里程碑時間 (Milestone),在某個時間點調整區塊獎勵。

 

  • 確定性生產者洗牌:
    為確保區塊產生時,不會總是忽略某位區塊產生者,共且每當形式多個擁有相同數量產生者的分叉時,要打破平局。所以每完成一個循環周期 (即出 N 個區塊) 後,區塊生產者都會被隨機排序,亦稱之為"洗牌"。

 

總結

DPOS 權益委託證明 Delegated Proof Of Stake 共識機制從本質上解決了 POW 的算力嚴重浪費、礦工中心化;POS 富者越富;兩者出塊效率均非常慢、硬分叉、安全等問題,換來性能和安全性幾何級數的提升,同時帶來更平等的共識機制。

區塊鏈技術永遠在去中心化、速度、安全中只能選其二。DPOS 捨棄了部分的去中心化,換來的卻是傳輸效能和數據安全性幾何倍數的成長,為至今區塊鏈技術應用的熱門共識機制與不同區塊鏈變化型態的基礎。

 

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