揭祕比特幣和區塊鏈:比特幣的私鑰、公鑰與地址

區塊鏈網絡是一個完全靠陌生人節點記賬和維護、非安全的網絡環境,因此,冥冥之中一定存在某種物質,讓這些未曾謀面的人按照規章去辦事。這到底是什麼呢?

共識機制讓區塊鏈世界正常運作

揭秘比特幣和區塊鏈:比特幣的私鑰、公鑰與地址

如果有人問:“小明直接把兩張銀行卡上繳小紅不就好了”,問出這個問題的肯定沒成家,成家的都明白要給自己留一點。

在這裡暫時不展開拜占庭將軍問題、類兩軍難題,太複雜了,不要插在這裡影響大家理解。

目前,我們就生活在這個中心化的世界,由值得信任的中心化系統維護各自的賬本。而在區塊鏈的世界裡,我們只需要一個統一的賬本數據庫,以極大降低現實生活中的對賬成本,這就是區塊鏈。後續我們會詳細講解“區塊鏈如何降低對賬成本”

在這個層面上,共識機制具有一種神奇的力量,它讓全網節點達成共識、創造出區塊鏈上的trustless(免信任的)記賬機構,保證每筆交易在所有記賬節點上的一致性。

還有人說,共識機制就是區塊鏈世界的法律,讓區塊鏈能夠正常運作。

三大共識機制

瞭解共識機制的重要性後,我們接著侃主要的3個區塊鏈共識機制:PoW,PoS和DPoS。

一. PoW(Proof of Work,工作量證明)

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工作量證明,指大家只認你挖礦貢獻的有效工作量。電腦性能越好,挖礦時間越長,獲得的回報也越多。

PoW機制的代表是:比特幣。在挖礦過程中,礦工需要經過大量的計算(哈希碰撞),去試出一個正確的區塊哈希值。一臺普通家用電腦對比一臺ASIC芯片礦機,就像螞蟻和大象的區別,況且按照現在全網的算力分配和挖礦難度,建議普通電腦一邊涼快去。

假設全網中某節點擁有最大的算力30%,就算它算力最強大,也不是每次都能挖出區塊;一開始系統設置就很公平,1)挖礦是概率事件,相對弱小的節點偶爾也能走運挖到區塊;2)挖礦的概率和計算能力是分不開的,30%算力的礦機有30%的成功概率,也就是說,產生的100個區塊裡,有30個是這個最強節點挖出來的。

二. PoS(Proof of Stake,權益證明)

權益證明,通俗一點就是:有“錢”真的了不起啊。Stake在英文中還有“股份”的意思,因此,我們可以把權益證明機制簡單理解為:股份越多,話語權越大。

PoS和上面的PoW有相似之處,均是通過哈希運算競爭記賬權/挖到區塊;但記賬權與賬戶的幣齡(即權益)呈正相關。在PoS機制下,各節點通過幣齡證明自己有記賬資格。

幣齡=代幣數量 x 持有代幣的時間,每個代幣每天產生1幣齡。

PoS機制的代表是以太坊(第四個階段),那麼我們就用以太坊舉例。假設你的賬戶持有100個以太幣10天,那麼你的幣齡=100 x 10 = 1000。這時,你獲得記賬權的概率就是100幣齡節點的10倍。當你挖出一個以太坊區塊,你的幣齡就會被清零,重新開始累積。

如果被選上的記賬節點碰上水逆,沒有按預期挖出區塊,那麼該節點在本輪被pass掉,換下一個節點。

三. DPoS(Delegated Proof of Stake,委任權益證明)

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每個持幣者都可以參與投票,票數最高的前XX名被選為代表(或稱“見證人”)。代表數量有限(一般是奇數個),因此他們會互相競爭來獲得記賬的工作。例如DPoS共識算法的代表EOS,20多萬持幣地址投票選出21個記賬代表,各個記賬代表按既定時間表輪流產生區塊。

如果代表主動降低獲得的收入,他們就可以吸引更多人的投票。

關於PoW, PoS和DPoS三個共識算法的優劣分析,後續再另外寫一篇吧!現在我們思考一開始的這個問題:為什麼人們願意苦哈哈地爭奪記賬權?

爭奪記賬權的背後是獎勵機制

以比特幣為例,歷史上第一個比特幣區塊誕生於2009年1月3日,叫做創世區塊(Genesis Block)。一直到在2012年11月,每挖出一個區塊,就能獲得50個比特幣獎勵+該區塊內所有交易的手續費。每四年獎勵減半,2016年底獎勵25個比特幣+所有交易的手續費,時至今日獎勵雖然再減一半,只有12.5個比特幣+所有交易的手續費,但按照今日比特幣價格60,000RMB以上,一個區塊價值七、八十萬,著實令苦哈哈上班的我們很涼啊!

( _ _)ノ|

不同的區塊鏈有不同的獎勵機制,例如以太坊的獎勵機制就更復雜了,每挖出一個新區塊,將獲得固定獎勵5 ETH + 區塊內所有程序的Gas費用總和 +(如果有叔塊的話,每個叔塊)5 ETH x 1/32。這裡我就不深究Gas和叔塊是什麼鬼了,解釋起來一晚都不夠。

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本文把區塊鏈基礎知識的剩下的30%講得差不多了:最主要的3種共識機制,以及各節點的記賬活動各有不同的激勵方式。如果讀完本文有收穫,歡迎分享到朋友圈或在評論區與我交流;科普區塊鏈,有你的功勞哦!


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