(二)中本聪共识
比特币通过引入经济激励改造了共识投票的过程,将每次账本数据变化都安排一轮投票变为滚动的无限期投票:任何人都可以生成一个包含交易的区块(增加账本数据)并广播,其他人如果同意该区块纳入账本,则将该区块的哈希作为自己构造的区块数据的一部分,以对该区块进行“确认”;对某个区块的“确认”也包含了对该区块前序所有区块的“确认”;以工作量大小决定投票权重,投票附加的工作量大的区块胜出。这类共识机制的安全依赖于特别设计的经济激励,比如工作量证明(PoW)或者权益证明(PoS)等。
比特币的工作量证明是寻找满足特定难度值的区块头哈希,比特币之后的虚拟货币项目为了避免出现专用ASIC矿机,开始设计抗ASIC的PoW算法,其中一类的思路是通过串联不同的哈希函数来增加ASIC芯片设计的难度,但并不具备抗ASIC的能力。
另一类思路则是设计内存消耗型算法,比如Ethereum基于Dagger-Hashimoto的Ethash,Zcash基于广义生日悖论问题的Equihash,æternity基于二分图环路检测的Cuckoo Cycle等。这类算法在计算时需要占用大量内存,内存作为成熟产品优化空间小,设计专用ASIC芯片的成本优势不大。
为了克服PoW资源消耗大,运行成本高的问题,PeerCoin最早提出并实现了权益证明(Proof of Stake,PoS)类的共识协议。PoS协议下,节点获得区块创建权的概率取决于该节点在系统中所占有的权益比例的大小。
PoS一般需要用户时刻在线,这对应用带来了很大挑战。为了解决这个问题,衍生出了DPoS(Delegated Proof of Stake)共识,其核心思想是先从全网节点中选出部分节点,保证这些节点的有效性,然后在该子节点集合内进行PoS共识。
PoS共识机制也引起了学术界的极大兴趣。康奈尔大学的Elaine Shi等在2017年提出了基于Sleepy Model的PoS共识,并对其进行了形式化描述和安全性分析,证明了该共识系统在分布式环境下有良好的健壮性。爱丁堡大学的Aggelos Kiayias等在2017年也设计了一种名为Ouroboros的PoS方案,该成果发表在密码学顶级国际会议Crypto 2017上。
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