分散式技術原理與演算法解析之分散式共識 學習筆記 （4）

• 2021 年 1 月 28 日
• AI
• 深度學習

定義：分散式共識就是在多個節點均可獨立操作或記錄的情況下，使得所有節點針對某個狀態達成一致的過程。注意：共識是過程，一致性是結果。

case study：分散式記賬

關鍵問題：如何獲得記賬權 以及 如何使得所有節點或伺服器達成一致

具體演算法：

• PoW(Proof of Work, 工作量證明)：
  • 具體步驟
    • Step1: 客戶端A產生新的交易，向全網進行廣播，要求記賬；
    • Step2: 每個記賬節點收到請求後，將交易資訊放入一個區塊中；
    • Step3: 每個節點通過PoW演算法，計算本地區快的哈希值，嘗試找到一個具有足夠工作難度的工作量證明。
    • Step4: 節點D找到了一個工作量證明向全網廣播，當且僅當包含在該區塊中的交易都是有效且之前未存在過的，其他節點才會認同該區塊的有效性
    • Step5: 其他節點接收到廣播資訊後，若該區塊有效，接受該區塊，並跟隨在該區塊的末尾，製造新區塊延長該鏈條，將被接受的區塊的隨機哈希值視為新區塊的隨機哈希值。
      
• 優點：相對公平，完全去中心化，有容錯機制
• 缺點：共識達成周期長，效率低，資源消耗大
• PoS (Proof of Stake，權益證明）：由系統權益代替算力來決定區塊記賬權。（權益：每個節點佔有貨幣的數量和時間。貨幣就是節點所獲得的獎勵）

在股權證明 PoS 模式下，根據你持有貨幣的數量和時間，給你發利息。每個幣每天產生 1幣齡，比如你持有 100 個幣，總共持有了 50 天，那麼，你的幣齡就為 5000。這個時候，如果你發現了一個 PoS 區塊，你的幣齡就會被減少 365。每被減少 365 幣齡，你就可以從區塊中獲得 0.05 個幣的利息 (可理解為年利率 5%)。

• 具體步驟

  • 每個節點計算自己的權益，權益最大者廣播自己的區塊
    

• **優點：**資源消耗低，達成共識周期短，交易服務費低

• **缺點：**易被壟斷，無法處理分叉鏈的情況

• DPoS (Delegated Proof of Stake, 委託權益證明)

  • 原理：持幣節點投票選舉，選舉出一些節點作為代表來記賬
  • 具體步驟;
    • 受託節點去社區拉票，獲取信任
    • 節點按照自己的 持幣量/總幣量 加權投票，選出自己的受託節點
    • 通常選出K個受託節點，權力相等，彼此根據算力進行競爭
      

• 優點：能耗更低，交易速度更快，每隔一段時間調整受託人，避免受託人造假和獨權

• 缺點: 普通節點參與投票積極性不高；一旦出現故障節點，無法及時應對