分布式技术原理与算法解析之分布式共识 学习笔记 （4）

• 2021 年 1 月 28 日
• AI
• 深度学习

定义：分布式共识就是在多个节点均可独立操作或记录的情况下，使得所有节点针对某个状态达成一致的过程。注意：共识是过程，一致性是结果。

case study：分布式记账

关键问题：如何获得记账权 以及 如何使得所有节点或服务器达成一致

具体算法：

• PoW(Proof of Work, 工作量证明)：
  • 具体步骤
    • Step1: 客户端A产生新的交易，向全网进行广播，要求记账；
    • Step2: 每个记账节点收到请求后，将交易信息放入一个区块中；
    • Step3: 每个节点通过PoW算法，计算本地区快的哈希值，尝试找到一个具有足够工作难度的工作量证明。
    • Step4: 节点D找到了一个工作量证明向全网广播，当且仅当包含在该区块中的交易都是有效且之前未存在过的，其他节点才会认同该区块的有效性
    • Step5: 其他节点接收到广播信息后，若该区块有效，接受该区块，并跟随在该区块的末尾，制造新区块延长该链条，将被接受的区块的随机哈希值视为新区块的随机哈希值。
      
• 优点：相对公平，完全去中心化，有容错机制
• 缺点：共识达成周期长，效率低，资源消耗大
• PoS (Proof of Stake，权益证明）：由系统权益代替算力来决定区块记账权。（权益：每个节点占有货币的数量和时间。货币就是节点所获得的奖励）

在股权证明 PoS 模式下，根据你持有货币的数量和时间，给你发利息。每个币每天产生 1币龄，比如你持有 100 个币，总共持有了 50 天，那么，你的币龄就为 5000。这个时候，如果你发现了一个 PoS 区块，你的币龄就会被减少 365。每被减少 365 币龄，你就可以从区块中获得 0.05 个币的利息 (可理解为年利率 5%)。

• 具体步骤

  • 每个节点计算自己的权益，权益最大者广播自己的区块
    

• **优点：**资源消耗低，达成共识周期短，交易服务费低

• **缺点：**易被垄断，无法处理分叉链的情况

• DPoS (Delegated Proof of Stake, 委托权益证明)

  • 原理：持币节点投票选举，选举出一些节点作为代表来记账
  • 具体步骤;
    • 受托节点去社区拉票，获取信任
    • 节点按照自己的 持币量/总币量 加权投票，选出自己的受托节点
    • 通常选出K个受托节点，权力相等，彼此根据算力进行竞争
      

• 优点：能耗更低，交易速度更快，每隔一段时间调整受托人，避免受托人造假和独权

• 缺点: 普通节点参与投票积极性不高；一旦出现故障节点，无法及时应对