【新手專題 06】概論共識機制(下):權益委託證明(DPoS)

撰文:《幣訊》 | 內容協力:9up.io

在前面新手專題文章,我們已經分別了解工作量證明(Proof of Work, PoW)和權益證明(Proof of Stake, PoS)的運作方式和優點缺點。因應 PoS 的局限,有開發員就在往後的時間想出權益委託證明(Delegated Proof of Stake, DPoS),作為加密貨幣區塊鏈的共識機制。關於 DPoS 的情況,本篇文章將會跟大家講解。

在這篇新手專題文章當中,你將能夠掌握:

  • 權益委託證明的精髓:委託人
  • 權益委託證明的優點與缺點

權益委託證明的精髓:委託人

在 DPoS 的場域當中,基本上只有兩種人。一種就是委託人(Delegate),而另外一種就是非委託人(Non-delegate)。委託人是經過每隔若干時間就舉行的委託人選舉產生,而幣民的加密貨幣就是選票。通常而言,委託人的數量應該是奇數,有些是 21 位(採用例子如 EOS),有些是 101 位(採用例子如 Lisk)。至於為何是奇數,將會在稍後段落講述。

DPoS 被視為高度民主化的共識機制,因為只要幣民手中有相應的加密貨幣,哪怕只有幾個,都可以選出他們屬意的委託人。按照一般情況而言,委託人應該要具備,以及提供到以下功能:

  • 確保他們的節點(node)全天候運作正常。
  • 收集網絡之間的交易進入區塊。
  • 簽署、廣播以上的區塊,並且驗證眾多交易。
  • 如果在共識機制當中出現任何問題,眾多委託人應該把問題以公平和民主的方式解決。

當然,在實際情況下,能夠成為委託人的關鍵,是包括而不限於以上條件的。由於委託人具備產出區塊、收集、簽署和驗證交易的職責,跟其他共識機制一樣,委託人都是會得到相應報酬,而且往往相當龐大。但是,委託人如何確保自己獲選呢?其中一個方法就是分享報酬。於是,委託人的報酬往往一大部分最終都會轉到選民手中,各位姑且可以理解這些報酬就是「選民福利」吧。

除此之外,個人能力也可被視為獲選成為委託人的條件,例如具備推廣或團結項目本身、為項目引入財政資源、技術資源、甚至是人力資源的能力等。故此也有意見認為,DPoS 除了是一個民主化的共識機制外,也可以是一個政治化的共識機制。

委託人在 DPoS 機制當中是十分重要的。正如上述所言,他們負責維持區塊鏈的運作:包括使他們控制的節點在線,而節點又需要記錄交易,並且建立成為區塊。

雖然產出區塊的職責是由委託人輪流負責,但是產出區塊的限定時間亦十分短促,例如 Lisk 的限定時間為 10 秒,EOS 的限定時間更加只有 0.5 秒,所以很快就會完成一個循環周期(循環周期 = 委託人數目 x 產出區塊限定時間),因此委託人也需要維持一定的硬件技術,才能夠滿足產出區塊的需求。

權益委託證明的優點與缺點

當了解完產出區塊的輪任機制,大家差不多可以開始理解 DPoS 的一些優點。在未正式講述優點前,大家可以先記住一點:DPoS 跟其他共識機制一樣,都是要選出最長的有效鏈,這樣才算是正常運作。

DPoS 的其中一個優點,就是原則上不會懼怕區塊鏈的分叉威脅。為甚麼呢?以下將提供部分處境去解釋情況:

【處境甲】

現時有一個由 3 名委託人(A, B, C)組成,每 3 秒產出一個區塊的 DPoS 機制,換言之循環周期為 9 秒。

正常 DPoS 鏈運作形態 | 幣訊製圖

如果 3 名委託人都按照順序在原定區塊鏈乖乖出塊,是不會有問題的。但是委託人 B 突然發惡,表示要將區塊鏈分叉,於是區塊鏈一分為二:一條是委託人 A 和 C 的分叉,另一條就是委託人 B 的分叉。

基於技術協定(protocol),9 秒循環周期仍然適用。委託人 A 和 C 的分叉,在 9 秒內都各自貢獻了自己的區塊,合共 2 個區塊。委託人 B 的分叉,在 9 秒內只能貢獻 1 個區塊。如是者,在經歷多個循環周期後,B 的分叉無論如何都不會比 A + C 的分叉長,可說是叛亂失敗,最終要返回 A + C 的分叉。

委託人 B 形成「叛亂分叉」 | 幣訊製圖

【處境乙】

現時有一個 5 名委託人組成的 DPoS 機制。5 名委託人都按照順序在原定區塊鏈乖乖出塊。

包含 5 位委託人的正常 DPoS 鏈運作形態 | 幣訊製圖

但是由於出現網絡問題,導致區塊鏈出現 3 個分叉,分別是委託人 A 和 B 的分叉、委託人 C 和 D 的分叉,以及委託人 E 的分叉。

由於首兩條區塊鏈的委託人數目一樣,因此在機制下,兩條分叉的長度都是一模一樣,爭持不下。

3 個分叉的局面,「A + B」與「C + D」形成均勢 | 幣訊製圖

網絡後來回復正常了,委託人 E 的分叉選擇加入委託人 C 和 D 的分叉,令此分叉由每個循環周期產出 2 個區塊,變成產出 3 個區塊。由於已經打破均勢,在基於「選出最長有效鏈」的原則下,區塊鏈將回復正常。

委託人 E 加入「C + D」分叉,令其變成最長鏈,是讓生態回復正常的關鍵 | 幣訊製圖

這個處境其實正好解釋了,為何 DPoS 的委託人數目須設定為奇數。

大家看完以上兩個處境,也許會對處境甲產生疑問:如果發惡的委託人不只 1 名,而是 2 名,又怎麼辦呢?這個可能確實是存在的。基於「選出最長有效鏈」的原則,如果作弊的委託人佔多數,作弊分叉確實會變成「有效分叉」。但這個情況也不會維持長時間 - 大家別忘記有委託人選舉這回事,誠實的委託人仍有機會踢走作弊的委託人。維持機制健康才是獲益的關鍵條件,站於理性角度,選民始終會作出正確的選擇。

除了無懼分叉之外,DPoS 由於採用委託人制度,他們已同時肩負了記帳、驗證等多種職責,而委託人的數目也不會太多,令到其他共識機制的缺點,例如「交易慢」、「驗證慢」,來到 DPoS 也一一消失。相反,迎來的是「交易快」、「驗證快」、「快速產出區塊」的優點。

不過,DPoS 也不是沒有缺點。首先,DPoS 由於委託人數目不多,也意味著區塊鏈的節點也不多。同時,如果委託人太少,也容易被質疑去中心化程度不足。更甚者,委託人選舉機制如牽涉利益分配的議題,政治化和群黨化引伸的效應,有可能削弱去中心化。

總結

雖然 DPoS 被視為是繼 PoW 和 PoS 後更加進步的共識機制,但大家都應該明白到 DPoS 也有其本身的限制。其實,世上沒有最好的共識機制,只有最適合的共識機制。不同加密貨幣項目理應按照不同的技術和市場需要,選擇和開發合適的共識機制。《幣訊》相信在不久將來,區塊鏈和加密貨幣領域還會出現更多共識機制,壯大業界的發展。

 

以上內容由《幣訊》與 9up.io 共同協作撰寫。

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