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EOS共識機制介紹(DPOS+BFT)介紹
DPOS(股份授權證明機制)
EOS的最大的創新之處在於其應用了石墨烯技術。www.emoneybtc.com石墨烯技術具體是指EOS調整了支撐btc和ETH的工作量證明(POW)的共識機制,而采用DPOS(DelegatedProof Of Stake, 股份授權證明機制)的共識機制。
在POW模式下,所有節點都有機會贏得記賬權,節點間是通過相互競爭,誰先破解出答案,就可以獲得記賬權。獲得記賬權的概率與節點的算力成正比。
而DPOS的模式,是改為由所有該鏈的token的持有者,選舉出一定數量的節點,然後由這些節點協作,輪流進行記賬。
在EOS的DPOS模式下,所有EOS token的持有者,可以根據其持有的EOS的數量1:1獲得選票,投票選出21個區塊生產者(見證人)。然後由這21個區塊生產者,相互協作,按照一定的順序,輪流進行記賬。出塊間隔為3秒一個大區塊。此外,這21個區塊生產者,不僅記賬,還需要提供EOS全鏈所需要的計算和網絡資源(包括CPU、內存、存儲容量等等)。
如果其中某個區塊因為斷網等原因暫停了出塊,那麼會發生跳塊,下一個記賬節點仍會跟上繼續記賬。這樣的機制保障了哪怕最後只有一個節點在工作,整個系統仍然可以工作下去,然後繼續選擇新的節點從而保證運行穩定。
如果在過程中產生了分叉,DPOS仍然采用的是最長鏈原則,並且約定每個節點不能同時在兩個鏈上出塊(否則節點將被判定為違規,且失去資格),這使得當產生分叉之後,最多過一半見證人節點總數的高度之後(在EOS裡是11個區塊高度),就只會保留一條鏈了。
另外,DPOS下還有不可逆原則,一旦某個區塊後面跟隨了超過2/3總見證人數量的區塊,則該區塊進入不可逆狀態,等於確認了該區塊是主鏈中的區塊的地位,之後再也不可回滾回該區塊之前的區塊進行分成,否則視為違規。因為每個節點最多同時參與一條鏈,所以只可能同一個高度的區塊只可能存在一個不可逆的區塊,這更加保證了區塊的安全性,防止惡意攻擊及惡性分叉。一般來說,在21個區塊產生節點的模型裡,15個區塊(15/21>2/3)進入不可逆狀態的時間(即交易100%安全)為45秒。
因此,DPOS的優勢在於:
1、解決了POW模式下,消耗大量電能的問題。
2、節點由競爭改為協作,並且只有21個節點,更加容易迅速的達成共識,有利於提升主鏈的性能(TPS)。
3、不會產生硬分叉,因為節點也會遵循最長鏈原則,並且每個節點不能同時參與兩條鏈。所以,當產生分叉之後,最多過一半見證人節點總數的高度之後(在EOS裡是11個區塊高度),就只會保留一條鏈了。每次系統大升級也不會導致硬分叉,只需要讓所有見證人節點同時升級即可。
4、安全性更強,要控制超過2/3的節點才能夠將錯誤的區塊定為不可逆狀態。
5、確認速度非常快
但是DPOS的問題在於,實質上,DPOS並不是去中心化的,而是弱中心化的。並且,隨著這些見證人節點存在的時間的推移,由於參與記賬的獎勵,會使得中心化程度越來越高。這對整個社群可能是潛在的風險。根據以往基於DPOS模式的項目,例如BitShares和Steemit來看,確實最終的中心化程度非常高,有一段時間絕大部分的見證人實際上是BM自己或受BM控制的節點。
BFT(拜占庭容錯機制)及不可逆狀態
此外,為了實現秒級確認的性能,在前述DPOS此基礎上,EOS還做了一些改進。
EOS為了提高區塊確認的速度,還提出了小區塊的概念,並且加入了拜占庭容錯機制(BFT)和不可逆狀態。
EOS每3秒出一個大塊,而目前EOS團隊又提出一個方案,將3秒的區塊繼續分割成間隔為0.5秒的若干小塊,這些小塊之間不切換記賬權。每一個小塊一出來之後,就會馬上廣播。這樣的設計可以使得區塊更加快速得到確認的同時,盡可能減少因為網絡延遲而產生的分叉影響。
此外,EOS還引入了BFT的機制:每當一個小區塊在區塊鏈網絡內被廣播時,其余節點將會立即對這個區塊進行確認。經過2/3節點確認的區塊將會進入不可逆狀態。在這個共識機制下,安全確認的時間為0.5s(區塊間隔)+0.3s(區塊傳播延時)<1s,從而到了秒級的確認性能。此外,如果將小塊的出塊間隔繼續分割,理論上確認所需要的時間,會約等於區塊傳播的網絡延時,甚至可以小於0.5秒。
此外,惡意攻擊,除非控制了超過2/3的節點,否則無法惡意區塊進入不可逆狀態。這裡特意提一下,如果惡意節點控制了超過1/2但小於2/3的節點,由於惡意區塊不會進入不可逆狀態,這樣可以留給其它觀察者節點和見證人節點足夠的時間,將惡意節點投票出局。因此,這種模式也極大的提升了安全性。
並行機制
在DPOS的基礎上,EOS的鏈已經可以實現遠超BTC或ETH的系統吞吐量,但是離十萬或百萬的TPS還有相當大的距離。
因此,EOS還提出了並行的機制,計劃通過並行N多條鏈,實現超高的TPS。目前,並行機制還在測試中,究竟是否能夠實際落地,讓我們拭目以待。
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