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PoS及Staking都不是一個新的東西,早在2011年PoS的概念就被提出,中間經歷了多個階段逐漸演化到今天百花齊放的PoS公鏈,以及火熱的Staking Economy。過往的PoS項目有著對礦工激勵性不夠的問題,技術安全問題及中心化問題,後期的PoS項目不斷地根據過往問題而演化,目前看到成熟的有兩個方向,一個是DPoS,另一個是PoS+BFT,PoS帶來了比PoW更好的效能,同時為了吸引早期參與者維護網路安全,現在的增發率普遍在5%-25%之間比過去的1%-2%高出許多,這可能也是一部人開始吹捧Staking經濟的原因,回顧歷史可以讓我們看的更遠,我們一起見證PoS的新時代。
1. PoW+PoS
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混合PoW+PoS共識是PoW過渡到PoS的一種過渡階段。在2009~2014年期間,比特幣的PoW還是具有較高的權威性,大部分人對PoW的印象裡面,除了浪費資源和效率稍低一點之外,並沒有太大的致命性問題,而且很多基於比特幣的二代PoW,像萊特幣,僅僅因為縮小了區塊時間而備受推崇。可以說點點幣的設計還是站在了比特幣PoW的肩膀上的,並繼承了很多好的策略,像激勵措施,分叉保護,共識實現,分發策略等等。但是由於PoS共識的實踐過程過短,PoS在點點幣的實現中以探索的成分居多,所以說這種混合共識其實算是一種過渡方式。
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2. 純PoS
PoS在不斷發展,繼點點幣橫空出世之後,純PoS共識成為了人們重點的研究方向。在點點幣發布後一年左右的時間,2013年9月28日,一個賬號名為BCNext的人在Bitcointalk上宣布啟動Nxt項目的眾籌(那時叫眾籌Fundraise,還不叫ICO)。
Nxt是一個100%PoS的項目,沒有PoW共識同時存在。 Nxt的亮點在於沒有和其他的山寨幣(altcoin)一樣,簡單複制比特幣代碼,然後改變哈希機理,縮短區塊之間的時間、或是改變啟動難度,而是基於自己全新編寫的算法的區塊鏈。強調100%的PoS挖礦,沒有預挖。 PoS裡面要求的股權(Stake)也完全由捐贈來決定總量和分配,用捐贈的方式把PoW的分發直接分配了。
眾籌持續了21天,有73個用戶參加,總共捐贈了21個BTC,一起瓜分10個億Nxt,2013年11月24日,Nxt發布主網,預示著首個100%基於PoS共識的創世區塊在Nxt上誕生。
Nxt的發展並不順利,論壇對Nxt記錄歷史停留在了2014年5月12。 Nxt的沒落歸結於太過於中心化的開發,代碼質量和速度一直跟不上,只有3個開發者並不能完成眾多投資者的預期,雖然主網功能的開發順序有社區投票,但是Nxt還是慢慢的走向了眾多投資者的詬病,市值在2014年6月5日達到8千萬美元市值的高峰後,留下一地雞毛。但無論怎麼說,和當初眾籌的21個BTC比較起來,簡直是一個天上一個地下,對比同時期起來項目,真可謂是老來迎新春。再看同時期的點點幣和黑幣,它們可就沒有那麼好過了。
黑幣(Blackcoin),最早於2014年2月24號開始公佈計劃,宣稱是基於純PoS搭建,但實際也是PoW+PoS混合共識。那為什麼在純PoS這裡說混合共識,是因為黑幣上運行的PoW只持續到10000個區塊高度,按照1分鐘一個塊,挖礦時間大概是一個星期左右(6.9天),隨後整個區塊的驗證將不再接受PoW的挖礦,轉而形成PoS的挖礦,從這個角度,加上時間順序,我把黑幣也歸結到了純PoS的陣營中。
The first fair-launch pure Proof of Stake coin. No premine. No ICO. Community focused.
Back again, better than ever, stronger than before.
PoW挖礦總量最大是10,000,000,進入PoS之後每年通脹1%(和Nxt一樣,沒有最大限制)。純PoS有更短的區塊間隔,更合理的鑄幣方式,從而吸引了很多早期的人進來挖礦,甚至有很多專門做礦池的開始在論壇收幣做驗證人(Validator)。那時候,PoS這種新型共識的確吸引了很多人的眼球,不需要電腦,不需要GPU,只要持幣就可以獲得獎勵。
但黑幣的好景也沒有持續多長時間,在2014年4月14號,短短不到2個月時間,就將近2千萬美元的市值,後一路下挫,幾經周折,還是沒能逃過摸底的厄運。而因為市值的下挫,1%的增發獎勵對於PoS Staking的人來說,也顯得杯水車薪了。
雖然,2016年新的一批開發者又重啟了對黑幣的開發,並花了重金請來正規軍,公司化,全面宣傳,但是,黑幣以及它的PoS也沒再回到主流世界的視野中來。還記得黑幣經典的宣傳語,簡直如教科書般的存在:第一個基於純PoS幣,公平啟動,沒有預挖,沒有ICO,以社區為中心,重新回歸,比以往更好,比以前更強。
2014年7月18日,一個和黑幣共識類似的幣,叫影子幣(Shadowcoin),是一種基於聊天匿名的應用幣,也基於PoW+PoS混合共識,PoW只挖31000個塊,隨後進入PoS ,但是和黑幣不一樣的是,影子幣看到了激勵的不足,它提高了每年的通脹率,把黑幣的每年1%提到了每年的2%。但進入2015年後,應用幣的價值遠遠還看不到,加上熊市到來,影子幣很快就消失在人們的視野中了。
我總結了整個POS的歷史,發現很多基於PoS的項目,基本都出現在2012~2014年,那時候加密貨幣市場處於上漲週期,帶富了一批項目,一批人,很多人雖然都為項目的探索買了單,但是總體上來說在那段時間週期,大家在紙面上都是很好看的。到了2015年~2016年,幣圈進入了大熊市,很多項目和開發者就進入了冬眠過冬階段,也很少有項目再出現吆喝捐贈,IPO或者ICO了,PoS的研究也在市場上消失了一段時間。
至此,這是PoS的發展第二個階段。
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I recently came up with another system that could work, though I am not fully sold on it.
What if the share holders elected people who would sign blocks? You vote for the signers with CDD. When they sign they spend the CDD they accumulated from people voting for them. No one would be allowed to sign more than 1 in 100 blocks.
This plan has many potential problems, but I thought I would add it to the idea pool.
3. 委託PoS(DPoS)
委託PoS,也稱作為Delegate Proof of Stake,DPoS,其雛形誕生在2013年12月8日,Daniel Larimer在bitsharetalk首次談及用投票選擇出塊人的方式,代替PoS中可能出現的選舉隨機數被操縱的問題,描述是這樣的:
我最近有一個可以用的點子,但是我還不能完全確定是否可行。為何不讓持幣人選出簽名區塊的驗證人?持幣人用幣天(CDD coin-day-destroyed)投票給簽名人,當簽名人簽名的時候會消耗投票人的幣齡。沒有人會被允許在100個區塊裡面簽超過1個的區塊數。這個點子可能會有潛在的問題,但是我會把它加入我的點子庫。
這就是委託(Delegate)PoS的雛形,這個系統被成功的運用到了比特股(Bitshares)上,比特股社區對DPoS的宣傳語是:DPoS不僅解決了PoW的浪費資源問題,同時還解決了點點幣和未來幣的PoS問題。在當時看來,DPoS的確是一種解決方案。雖然比特股的發展也非一番風順,Dan最終還被踢出比特股的社區,但不可否認的是,委託權益DPoS共識在未來一段時間裡,為PoS的進一步發展起到了奠基作用。
比特股的DPoS基於石墨烯(Graphene)平台搭建,這套石墨烯技術後來發展成了DPoS的專用底層,基於石墨烯開發的區塊鏈項目可以直接使用DPoS的共識機制,免去了重複開發的苦惱,像Steemit,EOS,Lisk等都是基於石墨烯平台搭建的DPoS公鏈。直到現在的2018年,我們仍然可以看到在比特股交易所(Bitshares DEX)裡面,很多網關資產都是基於石墨烯的DPoS,基於PoS共識的項目在數量上達到了一個數量級。
的確,DPoS有比較多的優點。 DPoS解決了權益使用不及時的問題,是一種讓專業人做專業事情的基本原則,可以理解為是國家治理裡面的代議制,或者說是人大代表制度,鄉裡鄉鎮的居民通過選舉選出鄉長,然後是鎮長,縣長,省長等等,這種制度最大的好處就是解決了驗證人過多導致的效率低下問題,當然,這種制度也有很明顯的缺點,就是中心化詬病。
比特股的初始節點驗證人大概人數在100人左右,後逐漸減少到30多(因為無利可圖),EOS的節點驗證人固定在21個人。在去中心化思想被及其推崇的區塊鏈世界裡,傾向中心化的項目是容易為人詬病的,很多開發者並不會認同這種委託權益的做法。在2014年開始起源的另外一個項目——Tezos,把去中心化和委託權益更好的結合到了一起。
Tezos的PoS,開發團隊更喜歡稱之為LPoS(Liquid Proof of Stake),但稱之為DPoS也不為過,因為委託權益在Tezos的PoS裡是極其重要的一環。為了保證系統安全,PoS希望提高系統代幣的Staking量,這樣攻擊者發動51%攻擊的代價就會變得很大。
Tezos於2018年6月30日上線了主網,目前主網節點數量400多個,驗證人100多個。 EOS於2018年6月15號啟動了主網,主網主節點數量21個,備選節點100個。
4. BFT+PoS
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拜占庭容錯(Byzantine Fault Tolerance,簡稱BFT )和PoS結合最早是在2014年由Tendermint團隊,Jae Kwon提出的。而Tendermint前身,則是基於1988年在麻省理工學院開發的經過驗證的BFT算法,Tendermint進行了優化和改良。但是Tendermint出來之後一直沒有被運營到項目當中,Jae Kwon後來創建了Cosmos項目,可以說是基於Tendermin的第一個項目。
按照主網上線時間排序,BFT+PoS或者是類BFT+PoS的項目應用最早開始於2018年,先是EOS帶著BFT+DPoS的上線,然後,Tezos的類BFT+PoS的算法在EOS後一個月也上線了。而基於Tendermint的第一個項目Cosmos,則會在2019年Q1上線主網,另外,我現在知道的還有Ethereum,Algorand都會採用了BFT+PoS的共識算法,具體的上線時間未知。雖然說Tendermint先出來,Cosmos卻別別人佔據了先機,但是不得不說的是後來者基本都參考了Tendermint的設計,所以Tendermint對BFT在項目中的應用還是起到了很好的帶頭作用的。 2018年~2019年,會是BFT上線大量項目的共識,百花齊放。
BFT容錯能給分佈式網絡帶來了可觀的抗風險能力,還能帶來了較快的區塊確認速度,解決區塊鏈分叉問題,並帶來一定程度的交易的最終確定性,間接的提高了性能。如果說純PoS比起純PoW,僅僅是解決了能源消耗,那麼BFT+PoS比起純PoS,那就是除了解決能源消耗外,還解決了PoW的交易確認,交易分叉,性能較低等問題,帶來的飛躍是不可忽視的,特別在安全這塊,我們來看Tendermint:
Tendermint中很重要的一部分就是它的共識引擎部分(Tendermint Core),該共識引擎將BFT和PoS共識結合到了一起,持幣人通過stake獲得驗證區塊機會,簽名完成後,新區塊的驗證通過3輪提交,2輪2/3的投票過程,來達成最終共識。由於投票是在區塊廣播後就開始的,那麼當它完成了驗證之後,新區塊即獲得了及時確定性(Instant Finality),這和比特幣交易需要6個區塊確認不一樣,Tendermint大大縮短了驗證時間,使得交易能及時生效,提前避免了交易被回滾,雙花等問題的出現。
2014年BFT開始引入到區塊鏈分佈式網絡,後配合PoS開始開始流行起來,BFT+PoS的混合共識已經受到了很多項目的重視,不僅因為BFT這種算法的安全性已經研究了將近30年時間,而且因為這種算法提高系統的抗風險能力和性能,所以我預計未來一段時間內,這種共識會流行很長一段時間。
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5. PoS新時代