【新手专题 06】概论共识机制(下):权益委托证明(DPoS)

撰文:《币讯》 | 内容协力:9up.io

在前面新手专题文章,我们已经分别了解工作量证明(Proof of Work, PoW)和权益证明(Proof of Stake, PoS)的运作方式和优点缺点。因应 PoS 的局限,有开发员就在往后的时间想出权益委托证明(Delegated Proof of Stake, DPoS),作为加密货币区块链的共识机制。关于 DPoS 的情况,本篇文章将会跟大家讲解。

在这篇新手专题文章当中,你将能够掌握:

  • 权益委托证明的精髓:委托人
  • 权益委托证明的优点与缺点

权益委托证明的精髓:委托人

在 DPoS 的场域当中,基本上只有两种人。一种就是委托人(Delegate),而另外一种就是非委托人(Non-delegate)。委托人是经过每隔若干时间就举行的委托人选举产生,而币民的加密货币就是选票。通常而言,委托人的数量应该是奇数,有些是 21 位(采用例子如 EOS),有些是 101 位(采用例子如 Lisk)。至于为何是奇数,将会在稍后段落讲述。

DPoS 被视为高度民主化的共识机制,因为只要币民手中有相应的加密货币,哪怕只有几个,都可以选出他们属意的委托人。按照一般情况而言,委托人应该要具备,以及提供到以下功能:

  • 确保他们的节点(node)全天候运作正常。
  • 收集网络之间的交易进入区块。
  • 签署、广播以上的区块,并且验证众多交易。
  • 如果在共识机制当中出现任何问题,众多委托人应该把问题以公平和民主的方式解决。

当然,在实际情况下,能够成为委托人的关键,是包括而不限于以上条件的。由于委托人具备产出区块、收集、签署和验证交易的职责,跟其他共识机制一样,委托人都是会得到相应报酬,而且往往相当庞大。但是,委托人如何确保自己获选呢?其中一个方法就是分享报酬。于是,委托人的报酬往往一大部分最终都会转到选民手中,各位姑且可以理解这些报酬就是“选民福利”吧。

除此之外,个人能力也可被视为获选成为委托人的条件,例如具备推广或团结项目本身、为项目引入财政资源、技术资源、甚至是人力资源的能力等。故此也有意见认为,DPoS 除了是一个民主化的共识机制外,也可以是一个政治化的共识机制。

委托人在 DPoS 机制当中是十分重要的。正如上述所言,他们负责维持区块链的运作:包括使他们控制的节点在线,而节点又需要记录交易,并且建立成为区块。

虽然产出区块的职责是由委托人轮流负责,但是产出区块的限定时间亦十分短促,例如 Lisk 的限定时间为 10 秒,EOS 的限定时间更加只有 0.5 秒,所以很快就会完成一个循环周期(循环周期 = 委托人数目 x 产出区块限定时间),因此委托人也需要维持一定的硬件技术,才能够满足产出区块的需求。

权益委托证明的优点与缺点

当了解完产出区块的轮任机制,大家差不多可以开始理解 DPoS 的一些优点。在未正式讲述优点前,大家可以先记住一点:DPoS 跟其他共识机制一样,都是要选出最长的有效链,这样才算是正常运作。

DPoS 的其中一个优点,就是原则上不会惧怕区块链的分叉威胁。为什么呢?以下将提供部分处境去解释情况:

【处境甲】

现时有一个由 3 名委托人(A, B, C)组成,每 3 秒产出一个区块的 DPoS 机制,换言之循环周期为 9 秒。

正常 DPoS 链运作形态 | 币讯制图

如果 3 名委托人都按照顺序在原定区块链乖乖出块,是不会有问题的。但是委托人 B 突然发恶,表示要将区块链分叉,于是区块链一分为二:一条是委托人 A 和 C 的分叉,另一条就是委托人 B 的分叉。

基于技术协定(protocol),9 秒循环周期仍然适用。委托人 A 和 C 的分叉,在 9 秒内都各自贡献了自己的区块,合共 2 个区块。委托人 B 的分叉,在 9 秒内只能贡献 1 个区块。如是者,在经历多个循环周期后,B 的分叉无论如何都不会比 A + C 的分叉长,可说是叛乱失败,最终要返回 A + C 的分叉。

委托人 B 形成“叛乱分叉” | 币讯制图

【处境乙】

现时有一个 5 名委托人组成的 DPoS 机制。5 名委托人都按照顺序在原定区块链乖乖出块。

包含 5 位委托人的正常 DPoS 链运作形态 | 币讯制图

但是由于出现网络问题,导致区块链出现 3 个分叉,分别是委托人 A 和 B 的分叉、委托人 C 和 D 的分叉,以及委托人 E 的分叉。

由于首两条区块链的委托人数目一样,因此在机制下,两条分叉的长度都是一模一样,争持不下。

3 个分叉的局面,“A + B”与“C + D”形成均势 | 币讯制图

网络后来回复正常了,委托人 E 的分叉选择加入委托人 C 和 D 的分叉,令此分叉由每个循环周期产出 2 个区块,变成产出 3 个区块。由于已经打破均势,在基于“选出最长有效链”的原则下,区块链将回复正常。

委托人 E 加入“C + D”分叉,令其变成最长链,是让生态回复正常的关键 | 币讯制图

这个处境其实正好解释了,为何 DPoS 的委托人数目须设定为奇数。

大家看完以上两个处境,也许会对处境甲产生疑问:如果发恶的委托人不只 1 名,而是 2 名,又怎么办呢?这个可能确实是存在的。基于“选出最长有效链”的原则,如果作弊的委托人占多数,作弊分叉确实会变成“有效分叉”。但这个情况也不会维持长时间 - 大家别忘记有委托人选举这回事,诚实的委托人仍有机会踢走作弊的委托人。维持机制健康才是获益的关键条件,站于理性角度,选民始终会作出正确的选择。

除了无惧分叉之外,DPoS 由于采用委托人制度,他们已同时肩负了记帐、验证等多种职责,而委托人的数目也不会太多,令到其他共识机制的缺点,例如“交易慢”、“验证慢”,来到 DPoS 也一一消失。相反,迎来的是“交易快”、“验证快”、“快速产出区块”的优点。

不过,DPoS 也不是没有缺点。首先,DPoS 由于委托人数目不多,也意味着区块链的节点也不多。同时,如果委托人太少,也容易被质疑去中心化程度不足。更甚者,委托人选举机制如牵涉利益分配的议题,政治化和群党化引伸的效应,有可能削弱去中心化。

总结

虽然 DPoS 被视为是继 PoW 和 PoS 后更加进步的共识机制,但大家都应该明白到 DPoS 也有其本身的限制。其实,世上没有最好的共识机制,只有最适合的共识机制。不同加密货币项目理应按照不同的技术和市场需要,选择和开发合适的共识机制。《币讯》相信在不久将来,区块链和加密货币领域还会出现更多共识机制,壮大业界的发展。

 

以上内容由《币讯》与 9up.io 共同协作撰写。

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