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区块链年度报告(五)——技术发展趋势

1. 共识机制

区块链技术的核心是由系统中节点竞争进行记账,这个竞争的评判标准称之为“共识机制”,不同的区块链可能采用不同的共识机制。目前常见的共识机制有POW工作量证明、POS权益证明、DPOS股份授权证明、Ripple共识机制以及PooL验证池,这几类共识机制各有优劣,应用场景也各不相同。

 

1.1 POW(Proof of work)

POW即工作量证明,就是众所周知的挖矿,它是一种竞争共识,通过工作量的证明来获得生成区块的权力。它的优点是完全的去中心化,各个节点完全平等,而且可以自由的进出;缺点则是POW会造成大量的挖矿资源浪费,达成共识的周期也比较长。

 

1.2 POS(Proof of Stake)

POS即权益证明,是POW的一种升级共识机制,它主要解决了POW工作量计算浪费的问题。当前POS已有很多不同的变种,但基本还是根据每个节点所占有代币的数量和时间(即权益)来决定其挖矿的难度。它的优点是缩短了各个节点之间达成共识的时间,缺点则是同POW一样仍然需要挖矿,并且POS会使得“富者更富”。

 

1.3 DPOS(Delegate Proof of Stake)

DPOS即股份授权证明机制,是POS的一个变种。它的原理是让每个持有代币的人进行投票,由此产生一定数量的“超级节点”,由这些节点来轮流产生区块。它的优点是不再需要通过挖矿来产生区块,从而可以大幅缩小交易确认的时间,能够达到秒级的共识验证。缺点则是DPOS还是得依赖于代币,不适用于一般的商业应用。

 

1.4 Ripple Consensus(瑞波共识机制)

Ripple Consensus是一种数据正确性优先的网络交易同步机制,它是基于特殊节点列表达成的共识。在这种共识机制下,必须首先确定若干个初始特殊节点,如果要新接入一个节点,必须获得51%的初始节点的确认,并且只能由被确认的节点产生区块。因此,它区别于前面几类共识机制的主要因素是有一定的“中心化”。Ripple Consensus的优点是能保证任何时候都不会产生硬分叉,并且交易能被实时的验证;而缺点则是新加入节点要取得与其他节点的共识所需时间较长。

 

1.5 POOL验证池

POOL验证池是基于传统分布式一致性算法加上数据验证的机制,也是目前行业链大范围在使用的共识机制。它的优点是无需建立代币,在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)的基础上,能够实现实时共识验证;缺点是性能会随着节点数的增加而变差,并且去中心化程度不够。

除了常见的以上所述的几类共识机制,在区块链的实际应用过程中,还存在着五花八门的依据业务逻辑自定义的共识机制,如小蚁的“中性记账”、类似Ripple Consensus的Stellar共识机制、Factom等众多以“侧链”形式存在的共识机制等。

 

2. 区块链技术类型

2.1 公有链

公共区块链是区块链或者账本的一部分,可以让世界上任何人进行读取与访问。任何人可以进行交易,也可以查看其交易是否有效。而且,所有人都可以来决定区块是否添加到链上以及当前交易进行到哪一步。公共区块链是完全去中心化的区块链技术。尽管人们总是会质疑公共区块链的安全性,很多专家表示公共区块链是非常安全的,因为它公开透明。鉴于所有人都可以访问数据库,而且参与者还能看到所有交易细节,所以要隐藏真实身份很难,黑客也很难攻击系统。公共区块链唯一的缺陷就是比私有区块链速度慢,因为它一次性让所有参与者进行复制,这样一来网络中转移的数据就少了,速度也就慢了。

比特币、以太坊、Hyperledger以及瑞波都采用了公共区块链技术。它们大部分是用来进行数字加密货币以及点对点交易。

 

2.2 私有链

私有区块链可以写入权限,然后将权限存储中心化组织。组织可以按照可用性对读取权限进行限制。私有区块链被认为是一种共享数据库或账本。通过传统安全技术,如有限用户权限,可以保障私有区块链的安全性。一般来说,私有区块链的安全性可以采用私有密钥来得益保障,这个私有密钥只有相关组织知道。私有区块链为商对商业务带去了更多机遇,它可以用于各种用例,包括智能合约、文件管理以及数字身份。

类似Chain、MultiChain、Blockstack、Eris Industries等公司都提供私有区块链软件解决方案。

 

2.3 联盟链

联盟链(Consortium Blockchain)是指有若干个机构共同参与管理的区块链,每个机构都运行着一个或多个节点,其中的数据只允许系统内不同的机构进行读写和发送交易,并且共同来记录交易数据。

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