区块dag与pos机制_区块模式
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[img]区块链常见的三大共识机制
区块链是建立在P2P网络，由节点参与的分布式账∑ 本系统，最大●的特点是“去中心化”。也就是说在区块链系统中，用户与用╱户之间、用户与机构之间、机构与机构之间，无需建立彼此之间的█信任，只需依靠区块链协议系统就能实现交易。
可是，要如何保证账本的准确性，权威性，以及可靠性？区块链网络上的节点为什么要参与记账？节点如果造假怎么办？如何防止账本被篡改？如何保证节点间的数据＠一致性？……这些都是区块链在建立“去中心化”交易时需要解决的问题，由此「产生了共识机制。
所谓“共识机制”，就是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；当出现意▼见不一致时，在没有中心控制的情况下，若干个节点参与决策达成共识，即在互相没有信任基础的个体之间如何建立信任关系。
区块链技术正是运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术背书而非中心化信用机构来进行全新的信用创造。
不同◣的区块链种类需要不同的共识算法来确保区块链上最后的区块能够在ㄨ任何时候都反应出全网的状态。
目前为止，区块链共识机制主要有ξ 以下几种：POW工作→量证明、POS股权证明、DPOS授权股权证ξ 明、Paxos、PBFT（实用拜占庭容错算法）、dBFT、DAG（有向无→环图）
接下来我们∮主要说说常见的POW、POS、DPOS共识机制的原理及应用场景
概念：
工作量证≡明机制（Proof of work ），最早是一个经济学名词，指系统为达到某一目标而设置的度量方法。简单理解就是一↓份证明，用来确认你做过一定量的工作，通ζ过对工作的结果进行认证来证明完成了相♀应的工作量。
工作量证∴明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共〓识的区块链中，节点可以自由ω进出，并通过计算随机哈希散列的数值解争◣夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力◥是节点算力的具体表现。
应用：
POW最著名的应用当属比特币。在比特币网络中，在Block的生成过程中，矿工需要解决复杂的密码数学难题，寻找到一个符合要求的Block Hash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。这期间需要经∞过大量尝试计算（工作量），计算时间取决于机器的哈希运算速度。
而寻找合理hash是一个︼概率事件，当节点拥有占全网n%的算力时，该节点即有n/100的概率找∏到Block Hash。在节点成功找到满足的Hash值之后，会马上对全网进行广播打包区块，网络的节点收到广播打包区块，会立刻对其进行验证。
如╳果验证通过，则表明已经有节点成功解迷，自己就不☉再竞争当前区块，而是选择接受这个区块，记录到自己的※账本中，然后进行下一个区块的竞争猜谜》。网络中只有最快解谜的区块，才会添加的账本中》，其他的节▲点进行复制，以此保证了整个账本的唯一性。
假如节点有任何的√作弊行为，都会导致网络的节点验证不通过，直接丢弃其打包的区块，这个区块就无法记录到总账本中，作弊的节点耗费的成本就白费了，因此在巨大的挖矿成本下，也使得矿工自觉自愿的遵守比特币系统的共识协议，也就确保了整个系统的安全。
优缺点
优点：结果能被快速验证，系统承担的节点量大，作※恶成本高进而保证矿工的自觉遵守性。
缺点：需要消耗大量的算法，达成共⌒ 识的周期较长
概念：
权益证明▃机制（Proof of Stake），要求证明人提供一定数量加密货币的所有权。
权益证明↓机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的★比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。
应用：
2012年，化名Sunny King的网友推出了Peercoin（点点币），是权益证」明机制在加密电子货币中的首次应用。PPC最大创新是其采矿方式混合了POW及POS两种方式，采用工作量证明机制发行新〓币，采用权益证明机制维护网络安全。
为了实现POS，Sunny King借鉴于中本聪的Coinbase，专门设计▽了一种特殊类型交易，叫Coinstake。
上图为Coinstake工作原理，其中币龄指的是货币的持有时间段，假如你拥有10个币，并且持有10天，那你就收集到了100天的币龄。如果你使用了这10个币，币龄被消耗（销毁）了。
优缺点：
优点：缩短达成共识所需的时间，比工作量』证明更加节约能源。
缺点：本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算，转账真实性较难保证
概念：
授权股权证∑ 明机制（Delegated Proof of Stake），与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权〗人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不▆散场的股东大会，所有股东都→在这里投票决定公司决策。
授权股权证明在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中㊣心化所带来的负面效应。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代】表，而非全体用户。在这样★的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认ω区块、维持『系统有序运行。
同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表◇的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代△表，实现实时的民主。
应用：
比特股（Bitshare）是一类采用DPOS机制的密码货币。通过引入了见证人这个概念，见证人可以生成区块，每一个持有比特股的人都可以投票选举见证人。得到总同意票数中的〓前N个（N通常定义为101）候选者︼可以当选为见证人，当选见〖证人的个数（N）需满足：至少一半的参与投票者相信N已经充分地◎去中心化。
见证人的候选名单每个维护周︽期（1天）更新一次。见证人然后●随机排列，每个见⌒证人按序有2秒的权限时间生成区块，若见证人在给定的时间片不能生成区块，区块生成权限交给下⊙一个时间片对应的见证人。DPoS的这种设计使得区块●的生成更为快速，也更加节能。
DPOS充分利用了持股人的投ζ 票，以公平民主的方式达成共识，他们投票选出的N个见证人，可以视为N个矿池，而这N个矿池彼此的权利〓是完全相等的。持股人可以随时通过投票更换这些见证人（矿池），只要他们提供的∏算力不稳定，计算机宕机，或者试图利用手中的权力作恶。
优缺点：
优点：缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证
缺点：中心程度较弱，安全性々相比POW较弱，同时节点代理是人为选出的，公平性相比POS较低，同时整个共识机制还是依赖于代币的增发来维持代理节点的稳定性。
什么是DAG
参考 Explaining Directed Acylic Graph (DAG), The Real Blockchain 3.0
Bitcoin视为blockchain 1.0, Ethereum视为2.0, 那么3.0是什么? DAG可能会是.
DAG, 即Direct Acyclic Graph, 有向无◆环图. 它的特点是节点有先后次序, 可以有分▅叉, 但还不会有环. DAG常用语数据处理, 事务规划, 最优◥路径查找, 数据压缩
bitcoin之所以效率低◣是因为它的POW机制. 整个网络只有一个主链, 其上的新块只◣能有一个, 无法同时创建多个新块. 10分钟左右以内的所有交易记录都被记录到一个块中. Ethereum也是类似, 大概15-20秒产生一个新块.
NXT 是第☆一个想到用DAG替代blockchain单链表结构的组织.
有了DAG, 就可以同一时间创建多个块.
使用DAG的想法来【自于侧链(side-chain). 不同类型的交易在不同的链上同时进行.
IoT Chain (ITC), IOTA , 和 Byteball 是没有block概念的项目.
如果每个block只有一个transaction, 那这个transaction就不↑用等待被打包, 跳过计算hash的过程(即挖矿), 直接上链了.
Bitcoin使用UTXO(Unspent Transaction output)模型.
DAG网络中, 降低网络宽度是比∞较重要的一个课题.
由于只有transaction, 没有打包的过程, DAG比基于PoW或PoS的区块链更快.
DAG网络里, 没有矿工. 交易的验证直接在交易时◣进行. 对于用户来说这意味着交易可以瞬间完成.
DAG可以有效降低交易费.
IoT Chain (ITC) 所基于的DAG的TPS达到10,000.
区块链中PoW是指什么？
区块链PoW就是区块链上的一种共识机制，目前区块链上的共识机制的种类是有很多的，PoW只是其中的一种，它的意思是工作量证明机制，其它的共识机制还有POS(权益证明机制)、DPOS(股份授权证明机制)、DAG(有向无▲环图)、PBFT(实用拜占庭容错)等很多种。
POW的全称为ProofofWork，翻译过来就是“工作证明”或者“工作量证明”。
比特币、狗狗币和莱特币等都是基于POW模式的数字货币。就是说№挖矿获得多少货币奖励，取决于挖矿贡献的有效工作，也就是说，矿机的性能越好、挖矿时间越↘长，所获得的货币奖励就越多。
工作量证明的重要意义↘在于：它迫使货币的产生，需要▆付出一定的工作量和成本，这就赋予了货币一定的商品属性，使得自由市场这只无形的手能够通过“价格机制”自发地调节▼货币供应，保证了货币具有稳定的价值，从而使得货币能够获得人们卐的信任。
什么是DAG区块链技术
DAG全称是“有向无〇环图”，没有区块概念，不是把所有数据打包成区块，再用『区块链接区块，而是每个用户都可以提交一个数据单元，这个数据单元里可以有很多东西，比如交易、消息等等。数据单元间通过引用关系链接起来，从而形成具有半序关系的DAG（有向无※环图）。DAG的特点是把数据单元的写入操作异步化，大量的钱包客户端可以自主︽异步地把①交易数据写入DAG，从而可以支持极大的并发量和极高的速度。同时，使用DAG技术的TrustNote还支持声●明式智能合约，声明式的智能合约要表达的↙意思是可以直接按照用户想要的结果去写、去描述，以很简单的语言，让大家都能看懂的语言去描述他要干的事情。
截止到2017年年底，“高流量应用”越来越多，除了主流电●商平台外，还有直播平台、P2P理财、今日头条、陌陌等崭★露头角，如果“高流量应用”与DAG区块链技术ω 结合，将会给行业带来哪些变革呢？除区块链自身的特点去中心化、分】布式账本、不可篡⌒改之外，DAG区块链技术不但可以支持高并发，结合双层共识¤机制，使用工作量证明共识算法，还能够防止“双花”问题。
那么，DAG如何ξ支持高并发的呢？第一，数据不像比特币和以太坊一样强同步，而ξ是弱同步，允许节点在同一时刻数据不一样，数据可以有一些微小的差别。第二，可以通过数据单元之间的引用来完成交易的确认，就是Ψ 后面发生的单元去引用前面的单元，这样不需要我们把数据传给矿工，整Ψ 个过程都是由自己去完成的，这个过◎程很快。DAG是解决高并发比较优美的方法，比起之前的闪电网络，还有其他㊣ 一些方面，DAG有其先天优势。
再来看看DAG是如∑ 何防止“双花”？在有向图里如果能选☆出一个MainChain，这个时候会发现所有图里面的节点都可ζ 以用一种方法来给它做排序，把这个序号连接起来在一排，这张图将会变成跟区块链一样的序列结构，就ζ 是排完序的节点，而且每个节点是一个交易，而不是一个区块。所以，确定了主链，通过主链，可以形成√全序。最↓后达到的结局就是在某一个逻辑状态里，交易还是被排序了，这是DAG最⊙关键核心的部分。
“高流量应用”是随着节点数和交易数的增加平滑扩展，当这个节点数超过1亿或交易数超过并发100万时，DAG的特性刚好是交易越多越快，节点越多越快。
