首先,什么是区块链共识?从本质上讲,运行区块链账本的计算机(节点)需要通过共识以跟踪交易、彼此通信及维护网络安全。
在整个区块链领域内,有两个主要共识机制
第一个是工作量证明机制(PoW),如今比特币和以太坊使用该机制,尽管以太坊计划在不久之后更改为权益证明机制。PoW机制通过计算解决复杂问题来验证交易,第一个解决问题的节点能获得奖励。
第二种机制是权益证明(PoS)。权益证明有几种不同变体,本文稍后将对此进行研究。
Tezos的运行基于一种权益证明变体,即流动性股权证明(LPoS),下文将对此变体进行介绍。就运行机制而言,LPoS非凡魅力背后有众多原因。首先,该机制的主要好处是,授权者将投票权分配给验证者(“面包师”)之后,仍然拥有Tez所有权。LPoS运行网络和验证节点能耗更低,也被认为是比PoW更优良的机制。若要了解LPoS工作机制、与其他PoS变体的不同之处,发现PoS比PoW更优越的内在原因,请继续阅读下文。
PoW机制的种种问题
PoW机制会消耗大量算力,需要大量能源,因为节点必须计算复杂问题,找出正确哈希值,才能添加块。第一个找出正确值的节点就能验证区块,得到奖励。正如前文所述,该机制耗费大量能源。
另外,PoW机制验证交易需要很长时间,而且Gas费用,即交易费用,通常非常高,阻碍网络使用。不仅如此,只有找出正确哈希值才能获得奖励,这意味着其他竞争节点将白白浪费能源。
总而言之,PoW机制缺点修复难度大,这为更有效的替代方案留出了空间。
PoS机制及变体
PoS是另一种共识机制,激励持有者在半随机过程中验证区块,通过网络投票决定验证者。选中的节点(Tezos区块链中则是“面包师”)拥有验证权利,将区块添加到区块链中,能够得到额外的奖励(通常是交易费),作为验证奖励。其他节点也能够验证验证者的区块而获得奖励。
2012年,研究者Sunny King引入了PoS机制概念。如上文所述,在该机制下,验证者需要进行质押,维护网络安全,这与PoW概念相反,因为对于PoW机制,拥有最大算力的用户就能控制网络。
在Tezos的PoS机制中,“面包师”要在网络中质押至少一个“面包卷”(目前是8000Tez代币),才能参与共识机制中。
PoS机制拥有以下优点
PoS所需算力小于PoW机制,能源成本更低,有利于保护环境。在可再生能源丰富地区运营的用户多少会否定这一点,但在能源以化石燃料为主的地区,这是一个有争议的问题。
本质上,与其他网络机制相比,PoS去中心化程度更高,因为PoW网络需要大量算力,推动用户投资建设大型矿池。但是PoS并没有激励验证者共享资源,所以能够实现更进一步去中心化。
如今PoS机制也拥有了变体。Tezos区块链使用液体权益证明(LPoS),而其他机制变体包括委托权益证明(DPoS)、绑定权益证明(BPoS)、提名权益证明(NPoS)等,下文将依次对这些机制进行研究。
流动性权益证明(LPoS)
Tezos区块链采用流动性股权证明(LPoS)作为共识机制,可将投票权委托给他人。就该区块链而言,代币持有者Tez持有量若少于8000(相当于一个“面包卷”),可以将投票权委托给“面包师”,通过这种流动方式,在委托投票权后,保留代币托管权。简单而言,该机制让网络更加平等,因为任何人都可以作为面包师直接投票,或委托给面包师间接投票。委托方式相对简单,持币者可以更改Tez质押对象,避免代币质押集中到某个“面包师”。
委托权益证明(DPoS)
DPoS与LPoS类似,但有一个重要区别。在DPoS机制下,用户质押代币,并投票决定在区块链上创建新区块的委托人。每个持币者都可以投票决定网络交易验证者,投票权由委托人持有代币数量决定。从本质上说,你持有的代币越多,就越有可能成为验证者,并作为委托人获得更多代币回报。
绑定权益证明(BPoS)
BPoS与LPoS非常相似,代币持有者可以委托自己的投票权,自我托管代币。这意味着像LPoS一样,代币持有人无论质押数量多少,都可以参与协议改进提案投票中。
BPoS的不同之处在于,当存在安全性或活性错误时,部分验证者和委托人会遭受质押罚没,而对于LPoS,假如委托人试图秘密参与违反协议活动,只有验证者会面临罚没,失去部分质押代币。
提名权益证明(NPoS)
NPoS不同于其他PoS共识机制,因为该机制自动选择验证者,但验证者需要在更广泛的社区中建立可靠声誉。NPoS验证者通过提供更低交易Gas费用,为社区利益投票,建立自己的声誉。另外,他们还需要质押原生代币,如果不遵守协议,将会受到罚没。
NPoS的相关术语也有所不同,例如委托人变成了“提名人”,因此才产生了NPoS这个术语。提名人选择某个验证者,通过锁定代币提供支持。验证者数量也受到整体协议治理限制,并且像其他PoS机制一样,根据质押数量选出验证者。
NPoS机制能够让所有持币者持续参与网络治理。
混合权益证明(HPoS)
混合权益证明,顾名思义,就是PoW和PoS机制的结合,两种机制一起工作以确保网络安全。用户根据规则生产新区块,验证者对区块有效性进行投票。
为何选择LPoS作为共识机制?
其中一个原因是,与同类共识机制相比,LPoS更加环保,实现了一个数量级的改进,比比特币和以太坊使用的PoW算法更加优越。
智能合约开发者能享受更低Gas费用,能源效率更高,安全性更强。PoS区块链有了这些改进之后,意味着验证者可以将收费降至最低,减少终端用户成本。
综上所述,Tezos网络采用LPoS机制之后,比竞争对手更具吸引力。此外,这一机制还能增强用户参与度,创建更多节点,进一步维护网络安全。