Closed jollen closed 6 years ago
前一篇文章提到的 Proof-of-Work 是利用「運算」的方式來取得「共識」。除了 Proof-of-Work（PoW）外，還有其它「形成共識」的做法嗎？除了 Proof-of-Work 外，還有一種稱之為 Proof-of-Stake（PoS）的共識系統。不像 PoW 是以運算做為基礎，PoS 以「權益」做為基礎，來決定挖礦的難度。
除了 PoW 與 PoS 外，還有其它不同的共識系統：
PoW 與 PoS 的共通點，就是他們都是以 hash function 為基礎，來「形成共識」；也就是 mining。
Bitcoin 底層的區塊鏈，透過 mining 的方式來建立新的 block；mining 的 difficulty 透過 proof-of-work 系統來決定，接著，全世界各地的挖礦機，就要開始進行比賽，看誰能找出這個 difficulty 的 hash 值。
然而，Proof-of-Work 是一種消耗資源的工作；因此，開始有開發者，試圖使用其它的共識機制來建立新的加密貨幣（Cryptocurrency）系統。Peercoin（或稱為 PPCoin）就是第一個以 proof-of-stake 系統，所打造的加密貨幣 [3]。
Proof-of-stake 的誕生，是為了取代 proof-of-work 系統，以減少大量運算所造成的資源消耗。此外，PoS 系統的加密貨幣，不一定要透過 mining 的過程來產生 cryptocurrency，可以採用「mint」的方式；即「鑄造」。這有點像「鑄幣廠」。在鑄造硬幣前，就要決定好「發行量」。
PoS 系統的 cryptocurrency 大多採用 mint 機制，而不是 mining 機制；所以說，貨幣是一開始就決定好數量並發行。
在 PoS 的區塊鏈系統裡，新的區塊如何產生呢？首先，要決定由哪個節點（node）來負責創造新區塊，再由該節點來建立下一個區塊。這就像是，大家一起討論，誰是下一個「鑄幣廠」，被選上的人就負責鑄造新硬幣。所有的節點都是鑄幣廠，也都有機會獲選鑄造新硬幣；所以，這不是「中央鑄幣廠」的機制，而是去中心化的機制。
至於如何決定負責創造新區塊的節點，就是以每個節點的權益（stake）來決定。這就有別於 Bitcoin 的 mining 機制了。Bitcoin mining 機制，是所有人在比賽創造新區塊，並且靠的是運算能力；誰創造了新的區塊？是無法預期的，所以是誰創造了下一個區塊，是非常隨機的（random）。
然而，PoS 機制下，創造了下一個區塊的人，是可預期的（deterministic）。PoW 系統的區塊產生是 random 方式；PoS 系統的區塊產生則是 deterministic 方式（或稱為 pseudo-random ）。
做為 blockchain 的底層系統開發者，有許多議題是重要的研究功課，例如：物聯網區塊鏈，適合使用 PoW 或 PoS 系統來設計？
[1] Practical Byzantine Fault Tolerance, http://pmg.csail.mit.edu/papers/osdi99.pdf [2] The Part-Time Parliament, https://www.microsoft.com/en-us/research/wp-content/uploads/2016/12/The-Part-Time-Parliament.pdf [3] PPCoin: Peer-to-Peer Crypto-Currency with Proof-of-Stake, https://peercoin.net/assets/paper/peercoin-paper.pdf
Published at http://www.jollen.org/blog/2017/02/blockchain-developer-proof-of-stake.html
jollen
commented
7 years ago jollen
commented
7 years ago
前一篇文章提到的 Proof-of-Work 是利用「運算」的方式來取得「共識」。除了 Proof-of-Work（PoW）外，還有其它「形成共識」的做法嗎？除了 Proof-of-Work 外，還有一種稱之為 Proof-of-Stake（PoS）的共識系統。不像 PoW 是以運算做為基礎，PoS 以「權益」做為基礎，來決定挖礦的難度。
除了 PoW 與 PoS 外，還有其它不同的共識系統：
PoW 與 PoS 的共通點，就是他們都是以 hash function 為基礎，來「形成共識」；也就是 mining。
PPCoin
Bitcoin 底層的區塊鏈，透過 mining 的方式來建立新的 block；mining 的 difficulty 透過 proof-of-work 系統來決定，接著，全世界各地的挖礦機，就要開始進行比賽，看誰能找出這個 difficulty 的 hash 值。
然而，Proof-of-Work 是一種消耗資源的工作；因此，開始有開發者，試圖使用其它的共識機制來建立新的加密貨幣（Cryptocurrency）系統。Peercoin（或稱為 PPCoin）就是第一個以 proof-of-stake 系統，所打造的加密貨幣 [3]。
快速認識 Proof-of-Stake
Proof-of-stake 的誕生，是為了取代 proof-of-work 系統，以減少大量運算所造成的資源消耗。此外，PoS 系統的加密貨幣，不一定要透過 mining 的過程來產生 cryptocurrency，可以採用「mint」的方式；即「鑄造」。這有點像「鑄幣廠」。在鑄造硬幣前，就要決定好「發行量」。
PoS 系統的 cryptocurrency 大多採用 mint 機制，而不是 mining 機制；所以說，貨幣是一開始就決定好數量並發行。
在 PoS 的區塊鏈系統裡，新的區塊如何產生呢？首先，要決定由哪個節點（node）來負責創造新區塊，再由該節點來建立下一個區塊。這就像是，大家一起討論，誰是下一個「鑄幣廠」，被選上的人就負責鑄造新硬幣。所有的節點都是鑄幣廠，也都有機會獲選鑄造新硬幣；所以，這不是「中央鑄幣廠」的機制，而是去中心化的機制。
至於如何決定負責創造新區塊的節點，就是以每個節點的權益（stake）來決定。這就有別於 Bitcoin 的 mining 機制了。Bitcoin mining 機制，是所有人在比賽創造新區塊，並且靠的是運算能力；誰創造了新的區塊？是無法預期的，所以是誰創造了下一個區塊，是非常隨機的（random）。
然而，PoS 機制下，創造了下一個區塊的人，是可預期的（deterministic）。PoW 系統的區塊產生是 random 方式；PoS 系統的區塊產生則是 deterministic 方式（或稱為 pseudo-random ）。
小結
做為 blockchain 的底層系統開發者，有許多議題是重要的研究功課，例如：物聯網區塊鏈，適合使用 PoW 或 PoS 系統來設計？
References
[1] Practical Byzantine Fault Tolerance, http://pmg.csail.mit.edu/papers/osdi99.pdf [2] The Part-Time Parliament, https://www.microsoft.com/en-us/research/wp-content/uploads/2016/12/The-Part-Time-Parliament.pdf [3] PPCoin: Peer-to-Peer Crypto-Currency with Proof-of-Stake, https://peercoin.net/assets/paper/peercoin-paper.pdf