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本文目錄一覽：
關(guān)于pos機的17個知識點
1. 區(qū)塊鏈
區(qū)塊鏈主要解決的交易的信任和安全問題，因此它針對這個問題提出了四個技術(shù)創(chuàng)新：
是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法，智能合約等計算機技術(shù)的新型應用模式。所謂共識機制是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實現(xiàn)不同節(jié)點之間建立信任、獲取權(quán)益的數(shù)學算法。
區(qū)塊鏈的由來：
2008年10月31日，中本聰發(fā)布白皮書-比特幣
2009年1月3日，公開源代碼
2011年4月23日，中本聰離開人們視線
區(qū)塊鏈的進化方式是：
區(qū)塊鏈1.0——數(shù)字貨幣
區(qū)塊鏈2.0——數(shù)字資產(chǎn)與智能合約
區(qū)塊鏈3.0——區(qū)塊鏈正式鏈接移動終端
狹義來講，區(qū)塊鏈是一種按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。
廣義來講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算方式。
2. 共識機制
是通過特殊節(jié)點的投票，在很短的時間內(nèi)完成對交易的驗證和確認；對一筆交易，如果利益不相干的若干個節(jié)點能夠達成共識，我們就可以認為全網(wǎng)對此也能夠達成共識。
現(xiàn)今區(qū)塊鏈的共識機制可分為四大類：工作量證明機制、權(quán)益證明機制、股份授權(quán)證明機制和拜占庭容錯。
3. POW：Proof of Work，工作證明。
比特幣在Block的生成過程中使用了POW機制，一個符合要求的Block Hash由N個前導零構(gòu)成，零的個數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。要得到合理的Block Hash需要經(jīng)過大量嘗試計算，計算時間取決于機器的哈希運算速度。當某個節(jié)點提供出一個合理的Block Hash值，說明該節(jié)點確實經(jīng)過了大量的嘗試計算，當然，并不能得出計算次數(shù)的絕對值，因為尋找合理hash是一個概率事件。當節(jié)點擁有占全網(wǎng)n%的算力時，該節(jié)點即有n/100的概率找到Block Hash。
4. POS：Proof of Stake，股權(quán)證明
POS：也稱股權(quán)證明，類似于財產(chǎn)儲存在銀行，這種模式會根據(jù)你持有數(shù)字貨幣的量和時間，分配給你相應的利息。
簡單來說，就是一個根據(jù)你持有貨幣的量和時間，給你發(fā)利息的一個制度，在股權(quán)證明POS模式下，有一個名詞叫幣齡，每個幣每天產(chǎn)生1幣齡，比如你持有100個幣，總共持有了30天，那么，此時你的幣齡就為3000，這個時候，如果你發(fā)現(xiàn)了一個POS區(qū)塊，你的幣齡就會被清空為0。你每被清空365幣齡，你將會從區(qū)塊中獲得0.05個幣的利息(假定利息可理解為年利率5%)，那么在這個案例中，利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41個幣，這下就很有意思了，持幣有利息。
5. 股份授權(quán)證明機制（DPOS）
DPOS：Delegated Proof of Stake，委任權(quán)益證明，中文也叫權(quán)益授權(quán)證明（股份授權(quán)證明）。是一種新的保障加密貨幣網(wǎng)絡(luò)安全的共識算法。
DPOS背后的基本原理
給持股人一把可以開啟他們所持股份對應的表決權(quán)的鑰匙，而不是給他們一把能挖礦的鏟子。
最大化持股人的盈利。
最小化維護網(wǎng)絡(luò)安全的費用。
最大化網(wǎng)絡(luò)的效能。
最小化運行網(wǎng)絡(luò)的成本 (帶寬、CPU等)
6. 分片技術(shù)（Sharding）
而該問題的解決思路則在于分片。分片（Sharding）最早最通用的場景來源于分布式數(shù)據(jù)庫，其前身叫做分區(qū)（Partitioning）。在引入DHT（分布式哈希表，一種一致性散列算法）后，每一個基本散列單位可以稱作分片。而在區(qū)塊鏈的世界中，基本上分片與分區(qū)概念類似，也就是在構(gòu)建多個獨立的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)上，使用某種機制將多個區(qū)塊鏈之間的通訊打通，從而做到不同鏈之間的節(jié)點間相互通訊，從而提升整體全網(wǎng)整體吞吐量。
但是，不論任何形式的共識算法，其整個集群總體吞吐量依然受限于參與共識節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬。例如，在一個典型公有網(wǎng)環(huán)境中，兩臺通用設(shè)備之間的上下行帶寬往往最多達到5-10MB/s（百兆帶寬），假設(shè)每條記錄為100字節(jié)，則兩節(jié)點參與共識的最小網(wǎng)絡(luò)，其吞吐量受到物理限制不超過10MB/100/2=5萬/s（由于需要發(fā)送賬本與實時交易數(shù)據(jù)，所以需要兩倍數(shù)據(jù)傳輸）。當參與共識的節(jié)點數(shù)量增加時，假設(shè)平均每個賬本通過P2P協(xié)議與10個賬本相連，則吞吐量基本不超過5千/s。
每秒數(shù)千筆的全網(wǎng)交易吞吐量對于私鏈甚至聯(lián)盟鏈可能都是足夠的，但是對于一個典型的公鏈來說則遠遠無法滿足需求。因此，對基本任何公鏈項目來說，采用單鏈DPoS架構(gòu)都是無法滿足未來業(yè)務(wù)擴展需求的。
正如同一個設(shè)計良好的數(shù)據(jù)庫分區(qū)機制必須確保分區(qū)間通訊盡可能減小一樣，區(qū)塊鏈分片機制也必須確保從業(yè)務(wù)邏輯上盡可能減少分片與分片之間的通訊需求。
而當跨鏈間業(yè)務(wù)真正發(fā)生時，也必須存在一種可靠可信的機制，確?？珂溚ㄓ嵉慕灰啄軌虮ＷC其原子性與一致性。
分片間原子操作從MPP數(shù)據(jù)庫時代起，分區(qū)間原子操作就是所有技術(shù)團隊力爭解決的問題。從傳統(tǒng)的二段提交與三段提交，到新型的Spanner架構(gòu)，所有的分布式數(shù)據(jù)庫都在苦苦嘗試解決分區(qū)之間的原子操作問題。
為什么分區(qū)間原子操作極難解決？在MPP數(shù)據(jù)庫體系中，每個分區(qū)之間邏輯上完全獨立，分區(qū)間各自的度量指標完全不同，從時間戳到鎖機制完全互相獨立，使得來自不同分區(qū)的進程在執(zhí)行原子操作時無法擁有統(tǒng)一的參照物。
因此，解決分區(qū)間原子操作的唯一策略便是指定一種參照物，使得多個節(jié)點可以統(tǒng)一進行協(xié)調(diào)。
例如，二段提交與三段提交的機制便是引入了協(xié)調(diào)者。這種機制在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域統(tǒng)稱XA，其原理即通過協(xié)調(diào)者發(fā)起原子操作后，由協(xié)調(diào)者判斷跨越多個分區(qū)的事務(wù)應當最終成功提交，或者中途回退。其具體機制讀者可以參見相關(guān)文章。
而Google的Spanner架構(gòu)則需要通過特殊硬件（原子鐘）來統(tǒng)一并協(xié)調(diào)各個節(jié)點間時間戳，結(jié)合提交操作所記錄的全局時間戳來判斷各個分區(qū)內(nèi)記錄的提交回滾狀態(tài)
7. 跨鏈技術(shù)
在區(qū)塊鏈所面臨的諸多問題中，區(qū)塊鏈之間互通性極大程度的限制了區(qū)塊鏈的應用空間。不論對于公有鏈還是私有鏈來看，跨鏈技術(shù)就是實現(xiàn)價值互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，它是把區(qū)塊鏈從分散的孤島中拯救出來的良藥，是區(qū)塊鏈向外拓展和連接的橋梁。
目前主流的跨鏈技術(shù)包括：
1、公證人機制（Notary schemes）；
2、側(cè)鏈/中繼（Sidechains/relays）；
3、哈希鎖定（Hash-locking）；
4、分布式私鑰控制（Distributed private key control）
側(cè)鏈技術(shù)：BTC Relay
側(cè)鏈是以錨定某種原鏈上的代幣為基礎(chǔ)的新型區(qū)塊鏈，正如美金錨定到黃金。側(cè)鏈是連接各種鏈，其它區(qū)塊鏈則可以獨立存在。但是，現(xiàn)在側(cè)鏈很難做到在其上建立跨鏈智能合約，所以很難實現(xiàn)各種金融功能，這正是現(xiàn)有區(qū)塊鏈在股票、債券、衍生品等領(lǐng)域尚未取得進展的原因。
BTC Relay是在以太坊基金會支持之下誕生并成長起來的，它被認為是區(qū)塊鏈上的第一個側(cè)鏈。BTC Relay把以太坊網(wǎng)絡(luò)與比特幣網(wǎng)絡(luò)通過使用以太坊的智能合約連接起來，可以使用戶在以太坊上驗證比特幣交易。它通過以太坊智能合約創(chuàng)建一種小型版本的比特幣區(qū)塊鏈，但智能合約需要獲取比特幣網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，這還比較難實現(xiàn)去中心化。BTC Relay進行了跨區(qū)塊鏈通信的有意義的嘗試，打開了不同區(qū)塊鏈交流的通道。
8. 抗量子技術(shù)
21世紀是信息的時代，除了電子信息科學技術(shù)繼續(xù)高速發(fā)展之外，量子和生物等新型信息科學正在建立和發(fā)展。量子信息科學的研究和發(fā)展催生了量子計算機、量子通信和量子密碼的出現(xiàn)。
由于量子信息的奇妙特性，使得量子計算具有天然的并行性。例如，當量子計算機對一個n量子比特的數(shù)據(jù)進行處理時，量子計算機實際上是同時對2n個數(shù)據(jù)狀態(tài)進行了處理。正是這種并行性使得原來在電子計算機環(huán)境下的一些困難問題，在量子計算機環(huán)境下卻成為容易計算的。量子計算機的這種超強計算能力，使得基于計算復雜性的現(xiàn)有公鑰密碼的安全受到挑戰(zhàn)。
量子計算機能夠有效攻擊許多現(xiàn)有密碼，但并不能有效攻擊所有的現(xiàn)有密碼?；诹孔佑嬎銠C不擅長計算的那些問題構(gòu)造密碼，就可以抵抗量子計算的攻擊。我們稱能夠抵抗量子計算機攻擊的密碼為抗量子計算密碼。
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