以太坊伊斯坦布爾升級重點

區塊鏈的共識機制

所謂「共識機制」，是通過特殊節點的投票，在很短的時間內完成對交易的驗證和確認；對一筆交易，如果利益不相乾的若干個節點能夠達成共識，我們就可以認為全網對此也能夠達成共識。北京木奇移動技術有限公司，專業的區塊鏈外包開發公司，歡迎洽談合作。下面我們將一下區塊鏈的幾種共識機制，希望對大家了解區塊鏈基礎技術有幫助。

因為區塊鏈技術的發展，大家對共識機制這個詞也不再陌生，隨著技術發展，各種創新的共識機制也在發展。

POW工作量證明

比特幣就是使用PoW工作量證明機制，到後來的以太坊都是PoW的共識機制。Pow相當於算出很難的數學難題，就是計算出新區塊的hash值，而且計算的難度會每一段時間就會調整。PoW雖然是大家比較認可的共識機制,計算會消耗大量的能源,還有可能會污染環境。

POS權益證明

通過持有Token的數量和時長來決定獲得記賬權的機率。相比POW，POS避免了挖礦造成大量的資源浪費，縮短了各個節點之間達成共識的時間，網路環境好的話可實現毫秒級，對節點性能要求低。

但POS的缺點同樣明顯，持有Token多的節點更有機會獲得記賬權，這將導致「馬太效應」，富者越富，破壞了區塊鏈的去中心化。

DPOS權益證明

DPOS委託權益證明與POS原理相同，其主要區別在於，DPOS的Token持有者可以投票選舉代理人作為超級節點，負責在網路上生產區塊並維護共識規則。如果這些節點未能履行職責，將投票選出新的節點。同樣的弊端也是傾向於中心化。

POA權威證明

POA節點之間無需進行通信即可達成共識，因此效率極高。並且它也能很好地對抗算力攻擊，安全性較高。但是POA需要一個集中的權威節點來驗證身份，這就意味著它會損害區塊鏈的去中心化，這也是在去中心化和提高效率之間的妥協。

五分鍾了解共識機制

什麼是共識機制？

「共識機制是區塊鏈的靈魂。」這是業內經常能聽到的一句話，共識機制在區塊鏈中的地位可想而知。那麼到底什麼是共識機制呢？我們不妨從拜占庭將軍問題說起。

拜占庭位於如今的土耳其的伊斯坦布爾，是東羅馬帝國的首都。由於當時拜占庭羅馬帝國國土遼闊，為了防禦目的，每個軍隊都分隔很遠，將軍與將軍之間只能靠信差傳消息。在戰爭的時候，拜占庭軍隊內所有將軍和副官必須達成一致的共識，決定是否有贏的機會才去攻打敵人的陣營。但是，在軍隊內有可能存有叛徒和敵軍的間諜，左右將軍們的決定又擾亂整體軍隊的秩序。在進行共識時，結果並不代表大多數人的意見。這時候，在已知有成員謀反的情況下，其餘忠誠的將軍在不受叛徒的影響下如何達成一致的協議，拜占庭問題就此形成。

拜占庭將軍問題是一個協議問題，拜占庭帝國軍隊的將軍們必須全體一致的決定是否攻擊某一支敵軍。問題是這些將軍在地理上是分隔開來的，並且將軍中存在叛徒。叛徒可以任意行動以達到以下目標：欺騙某些將軍採取進攻行動；促成一個不是所有將軍都同意的決定，如當將軍們不希望進攻時促成進攻行動；或者迷惑某些將軍，使他們無法做出決定。如果叛徒達到了這些目的之一，則任何攻擊行動的結果都是註定要失敗的，只有完全達成一致的努力才能獲得勝利。

而這個問題該如何解決？中本聰的理念給出了一個比較好的答案：不能讓所有人都有資格發信息，而是給發信息設置了一個條件：「工作量」，將軍們同時做一道計算題，誰先算完，誰才能獲得給其他小國發信息的資格。而其他小國在收到信息後，必須採用加密技術進行簽字蓋戳，以確認身份。然後再繼續做題，做對題的再繼續發消息……對這種先後順序達成共識的演算法，就是共識機制。

共識機制的作用

區塊鏈作為一種按時間順序存儲數據的數據結構，可支持不同的共識機制。在區塊鏈上，每個人都會有一份記錄鏈上所有交易的賬本，鏈上產生一筆新的交易時，每個人接收到這個信息的時間是不一樣的，有些想要干壞事的人就有可能在這時發布一些錯誤的信息，這時就需要一個人把所有人接收到的信息進行驗證，最後公布最正確的信息。

共識機制是區塊鏈技術的重要組件。它就像一本法典，維系著區塊鏈世界的正常運轉，使得區塊鏈技術自帶改善世界的光芒，也是讓區塊鏈得以被全世界逐步接受和認可的最大幕後功臣，它讓互聯網、陌生人之間，在沒有第三方作為信用背書的情況下發生的一切交易變成可能，它賦予了機械的代碼以人性和溫度。

共識機制的類別

目前的共識機制主要有POW、POS、DPOS、PBFT、dBFT、Pool驗證池。

POW，就是人們熟悉的比特幣挖礦，通過計算出一個滿足規則的隨機數，即獲得本次記賬權，發出本輪需要記錄的數據，全網其它節點驗證後一起存儲。可實現完全去中心化，節點自由進出。乾的越多，收的越多。

POS，權益證明，POW的一種升級共識機制，根據每個節點所佔代幣的比例和時間，以此等比例的挖礦難度，從而加快找隨機數的速度。持有越多，獲得越多

DPOS，股份授權證明機制，類似於董事會投票，持幣者投出一定數量的節點，代理他們進行驗證和記賬。

PBFT，，實用拜占庭容錯演算法，是一種狀態機副本復制演算法，即服務作為狀態機進行建模，狀態機在分布式系統的不同節點進行副本復制，每個狀態機的副本都保存了服務的狀態，同時也實現了服務的操作。

dBFT，delegatedBFT授權拜占庭容錯演算法，由權益來選出記賬人，然後記賬人之間通過拜占庭容錯演算法來達成共識。

Pool驗證池，基於傳統的分布式一致性技術建立，並輔之以數據驗證機制，是目前區塊鏈中廣泛使用的一種共識機制。Pool驗證池不需要依賴代幣就可以工作，在成熟的分布式一致性演算法(Pasox、Raft)基礎之上，可以實現秒級共識驗證，更適合有多方參與的多中心商業模式。

現有共識機制存在問題

目前現有的共識機制都不算完美，在一些實際應用場景弊端很多。

A、計算能力浪費

在工作量證明機制POW中，猜數字最快的通常是電腦計算能力強的。超強的計算能級僅用來猜數字，實在是浪費。

B、權益向頂層集中

在權益證明機制POS中，token的余額越多的人獲得公示信息的概率越高，公示人會得到一定的token作為獎勵，如此持有token多的人會越來越多，少的人越來越少。

C、作惡成本低下

在靠算力與權益的的多少來獲得公示信息的權利的模式當中，當算力和權益向少數人集中之後，這些少數人如果想要做一些違反規則的事情是輕而易舉的；在PBFT中，由所有人投票，如果一個沒有任何token余額的人想要搗亂，那他幾乎是完全沒有利益損失。

D、對於真正的去中心化構成威脅

在工作量證明機制中，計算能力越強，獲得記錄權利的概率就越高。如果有人把很多人集中在一起來猜數字，把好多電腦的算力加在一起來用，那這些抱團的人就會更容易獲得公示信息的權利，發展到最後可能公示權就直接掌握在這些人手裡。

在權益證明機制POS中，權益越大的人獲得記錄權利的概率越高，而記錄的人就會有獎勵token，這樣一來這些人就會越來越富有，貧富差距就會越來越大。持有token少的人幾乎都沒有話語權了。權利掌握在少數人手中，這有違區塊鏈去中心化理念。

③ 倫敦分叉在即，以太坊離「加密一哥」還有多遠

近日，以太幾乎連續兩周走出連陽的輝煌形態，這著實為沉寂的市場添上了一把大火。究其原因，BTC與亞馬遜的曖昧糾纏似乎僅僅是整個行情的導火線，而倫敦分叉和EIP1559或許才是驅動以太忘我上漲的內核動力。

談及分叉，不少幣民開始翹首以盼，是不是ETH要生出ETCplus了？或者乾脆在以太鏈上囤U吧，說不定分叉以後就各鏈一個，豈不是直接翻倍。

幣民腦洞之大真是令人嘆為觀止，但ETH要生出ETCplus似乎也不是沒有可能，因為倫敦分叉EIP1559激發的對立矛盾愈演愈烈，社區內部存在著不少分歧與僵持。但以太坊網路預計在8月5號就能達到12,965,000區塊高度，而目前反對派還沒有重大舉動，飛出黑天鵝的概率似乎已經微乎其微？

同時筆者認為1559提案是ETH從POW走向POS共識的壓力測試，還將會是以太坊登上「加密一哥」的重要奠基。那麼，分叉和EIP1559究竟是什麼，這對以太坊網路和ETH價格又會有什麼影響，本文將會從這一次倫敦分叉簡單說起。

硬分叉與軟分叉

比特幣劈腿事件過去了近3年，主流幣圈的精力也更多地集中於生態應用層面，硬分叉和軟分叉的輝煌已經不敵昔日。但作為曾經風靡圈內的兩個概念，硬分叉和軟分叉究竟是什麼呢？這有個最抽象簡單的解釋就是：硬分叉意味著新舊版本軟體已經無法兼容，二者開始各自記賬和各自建立生態，新舊兩派分道揚鑣並建立起兩條不同的區塊鏈；軟分叉則更加溫和，新版本在舊版本的基礎上建立了更嚴格的規則，但舊版本依舊對其兼容，二者仍可共存於一條鏈上而無需對立。

當然，也可以用一個具體的例子作比方：分叉就好比環境變化，而軟體設施就好比人們的衣著。那麼軟分叉就代表氣溫升高，人們可以繼續穿著原來的棉大衣，只不過需要薅出裡面的棉花，而且新產生的衣服也無法變回原來的大衣。而硬分叉就代表陸地變海洋，人們的棉衣已經不再可用，而是需要換成聚脂泳衣。

如果非要從最廣大的普通幣民來考慮，一般軟分叉只是升級迭代部分功能，而硬分叉需要切換成另一條主網鏈，同時也意味著你能映射到等數量的新幣，例如ETC、BCH和BSV。

其中以太經典ETC便是ETH的首個硬分叉項目，而在當時差點給以太坊帶來致命性打擊。2016年6月份，基於以太坊智能合約的眾籌平台The DAO被黑客擄走價值5000萬美金的ETH，當時社區投票表決在1,920,000區塊進行硬分叉並回滾所有交易。而反對派認為這種做法違背了區塊鏈去中心化和不可篡改的精神，以至於部分礦工仍堅持在原鏈上挖礦，形成了一條不接受回滾的以太經典鏈。

倫敦分叉與EIP1559

倫敦分叉是以太坊繼柏林分叉和伊斯坦布爾分叉之後的又一次升級，其中柏林分叉已經平穩運行，因為它主要是優化以太坊主網性能，對各方的利益影響都不大。而倫敦分叉則直接導致礦工們拉幫結派，因為EIP1559將可能直接導致礦工無礦可挖。

1559提案主要是優化平抑gas的波動，防止以太坊交易者盲目「內卷」，根據網路和區塊狀態為每一筆交易設定參考性的基礎費用。而在EIP1559之前，用戶大多數情況下只能在錢包里選擇慢、中、快三種gas費，同時為了提升速度，不少用戶開始盲目加價，這就直接導致gas費相當於一個沒有任何參考的拍賣會，參拍者進行著無腦抬價的活動。

如果只是設置固定費用，或許社區反映還不會這么劇烈，EIP1559同時規定這個基礎費用收到的ETH將被直接銷毀。這意味著，如果交易者不給超出基礎費用的小費，礦工將無法獲得任何收入，尤其是交易冷清的時候。

1559支持者大多是生態層面的參與者，因為該提案可以優化用戶體驗，減少盲目支付和手續費操縱。同時手續費一大部分被銷毀，也是對通脹模式做了動態調整，或將有利於網路的長期發展。

而1559反對者則應該是礦工了，因為他們直接面臨著收益降低的問題。除了收益問題以外，1559給小費的模式依然可以存在惡性「內卷」，這意味著用戶並不能實質性降低費用，而是相當於主網向礦工收稅。

目前很多人是認為分叉新幣的可能性不是很大的，因為V神還有生態站隊都是在1559這邊，但以Flexpool和Spark Pool為代表的反對算力已經高達60%，這足夠自建一條不含EIP1559的以太新鏈。那麼不惜嚴重損害礦工短時利益的1559提案究竟有什麼意義呢？或許這和未來即將登場的ETH2.0及POS有著重大關聯。

倫敦分叉助力POS

根據ETH開發社區的相關消息，ETH2.0已經敲定了完全過渡到權益證明挖礦（PoS）的相關規范，這被認為是區塊鏈能源消耗問題的解決方案，因為這將直接導致以太坊的能源消耗為原有的萬分之一。

而倫敦分叉和EIP1559似乎是POW過渡到POS的重要壓力測試，通過這次壓力測試，引導重要生態和社區逐步往POS改革，同時利用市場行為逐步清退原有的POW挖礦，這為ETH2.0及POS的真正到來和落地掃清了一定的障礙。

而針對這一不可調和的矛盾沖突，市場在5月初通過ETC的走勢得以表達。這是因為以太坊一旦過度到POS時代，礦工認為將手中的顯卡機器拿去挖ETC能獲得更大的收益，於是市場率先反應，出現了這么一場讓普通人看不懂的大暴漲。

推開社區矛盾不談，POS演算法對幣價勢必具有更深遠的影響。因為POW首先要求礦工進行大量的前期投資，而這些投資還將隨著時間的推移被壓縮利潤，以至於不得不進行持續性的再投資。這導致大部分礦工不得不充當賣家賣出手中的幣，以至於最終挖出來的幣被分配到二級市場，而不是積累到礦工的資產負債表。

POW礦工不得不賣幣以維持經營，而POS則全然不同，因為一旦礦工將一定數量的幣投入到了質押系統，在一個總量相對恆定的ETH系統中，礦工們相當於擁有了相對永久化的收益權，同時新產生的ETH還可以直接投入礦池，無需分配到二級市場。

因此，在POS系統中，礦工們已經將一塊蛋糕瓜分，而將這塊蛋糕做大會是他們的利益共同驅動。換言之，質押、拉盤和享受高分紅將會是未來POS礦工的三大標准動作。

以太坊的「加密一哥」指日可待

從1559提案到POS，市場一致認可降費提速的重要性，當前的區塊容量和速度直接抑制了幣價的上漲，這是因為當ETH幣價上漲之時，手續費也隨之水漲船高，這讓廣大的交易者苦不堪言。另一方面也抑制了生態的建設，導致了大量生態溢出，進而也抑制ETH的需求並打壓其價格。

似乎ETH的價格已經在完全競爭市場下形成了一個動態均衡，只要價格一漲就會抑制需求，進而壓低價格。而打破這一格局的重要舉措便是降費提速，於是EIP1559和後續一系列的改革方案就肩負了這個使命。

此外，POS共識讓廣大礦工形成了利益共同體，他們不再依靠晶元等硬體來相互競爭，而是通過質押來確定份額，為增加算力只能不斷地從市場買幣。等到形成了一定的格局之後，拉高ETH的價格或將是他們不謀而合的舉動，這也就是上文提到的做大蛋糕。

不難想像，在POS和ETH2.0完全落地的時候，速度緩慢、價格高昂的比特幣將會立即處於加密貨幣的劣勢，甚至逐步落後於使用POS共識機制的其他項目。

而憑借著優良技術和蓬勃生態的以太坊，無論是在市值還是共識上都勢必成為加密領域的「一哥」。而這，也讓我們拭目以待。

④ 以太坊2.0未來的發展如何

以太坊 2.0 升級，最核心的是以太坊 2.0 分片和 PoS 共識機制。採用 PoS 共識機制是為了提高以太坊協議的能源效率以及增加以太坊區塊鏈的安全性。以太坊 2.0 分片，使得以太鏈不再需要通過每個節點來處理鏈上的每筆交易。

在分片系統中每個節點只需處理約 1% 的交易或更少，從而極大地提高了區塊鏈的效率。實現ETH2.0以後不僅網路性能得到大幅提升，投資者也可以減少重資產的投入(+slf0037)。共識協議Casper及分片技術落地，對網路的底層協議作出巨大的改變，還進一步推動了區塊鏈擴容技術向前發展，不斷達到商用的標准。截至2021年1月7日16時已經有超過230萬個ETH被鎖定在該網路中，占以太坊總供應量的2%。然而，這仍然只是更新的第一階段。據官方消息，Uniswap v3已部署到以太坊主網。根據官方文章，Uniswap v3是該協議迄今為止功能最強大的版本，集中式流動性為流動性提供者提供了空前的資本效率，為交易者提供了更好的執行力，以及去中心化金融的核心基礎設施。就以太坊路線圖而言，V神表示，隨著合並日期的臨近，路線圖的許多方面越來越變得切實可行，樂觀估計今年年底可以完成升級，在合並後，執行鏈會在共識鏈內部運行，每個信標鏈區塊會包括一個來自執行鏈的區塊。他還表示，合並需要許多復雜技術，目的是讓整個過程盡可能簡單，對於用戶、客戶端、開發者、智能合約來說，合並會更加順暢，用戶無需過多擔心。目前許多中心化交易所、去中心化交易所、去中心化質押協議和基礎服務商都進入了以太坊2.0的Staking賽道。不難想像之後會有更多的服務商涌現，而以太坊2.0 Staking板塊也將會成為交易所和錢包的標配。那麼 ETH 1.0 的 PoW 鏈，究竟還能挖多久？目前並沒有一個明確的答案。但可以確定的是，在以太坊由 PoW 徹底轉變為 PoS 之前，以太坊基金會必須用足夠長的時間來向大家證明 PoS 鏈是安全的。這樣才能讓所有開發者和用戶放心的完成切換，從而使整個價值超過 1000 億美金的生態體系真正的、完全的運行在信標鏈上。

沒有人知道完成工程的推進，需要花多長時間，這是個很大的未知數，並且這些未知數可能是以太坊 2.0 轉換的很大阻力。因此，我們樂觀估計 PoW 鏈至少還可以持續挖兩到三年。

鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑，推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革，構建應用型、復合型人才培養體系。