区块链共识算法之延迟工作量证明(dPoW,Delayed Proof-of-Work)

2020-10-22 10:43:00

优点:节能、安全性增加、可以通过非直接提供 Bitcoin(或是其它任何安全链),添加价值到其它区块链,无需付出 Bitcoin(或是其它任何安全链)交易的代价。

不足:只有使用 PoW 或 PoS 的区块链,才能采用这种共识算法。

在“公证员激活”(Notaries Active)模式下,必须校准不同节点(公证员或正常节点)的哈希率,否则哈希率间的差异会爆炸(下文将给出详细解释)。

采用者:Komodo

类型:协同型共识(Collaborative consensus)

解释:dPoW 是一种混合共识方法,允许一个区块链利用第二个区块链的哈希算力(Hashing Power)所提供的安全。该机制是通过一组公证员节点(Notary Node)实现的。公证员节点实现将第一个区块链的数据添加到第二个区块链中。进而,第二个区块链请求在两个区块链间达成妥协,弱化第一个区块链的安全。Komodo是首个使用该共识方法的区块链,它就是附加于 Bitcoin 区块链之上的。

使用 dPoW 的区块链也可以使用 PoW 或 PoS 共识方法工作,并可以附加在任何采用 PoW 的区块链上。但对于由 dPoW 提供安全的区块链,当前 Bitcoin 给出了最高安全层级的哈希率。下图展示了主区块链的单个记录以及其所附着的 PoW 区块链。

dPoW 系统中有两种类型的节点:公证人节点和正常节点。64 个公证人节点是由 dPoW 区块链的权益持有者(stakeholder)选举产生的,它们可从 dPoW 区块链向所附加的 PoW 区块链添加经公证确认的块。一旦添加了一个块,该块的哈希值将被添加到由 33 个公证人节点签署的 Bitcoin 交易中,并创建一个哈希到 Bitcoin 区块链的 dPow 块记录。该记录已被网络中的大多数公证人节点公证。

为避免公证人节点间在挖矿上产生战争,进而降低网络的效率,Komodo 设计了一种采用轮询机制的挖矿方法。该方法具有两种运行模式。在“无公证人”(No Notary)模式下,支持所有网络节点参与挖矿,这类似于传统 PoW 共识机制。而在“公证人激活”(Notaries Active)模式下,网络公证人使用一种显著降低的网络难度率挖矿。“公证人激活”模式下,允许每位公证人使用其当前的难度挖掘一个区块,而其它公证人节点必须采用 10 倍难度挖矿,所有正常节点使用公证人节点难度的 100 倍挖矿。

但这会导致一些问题。我在与 Komodo 创始人的一次谈话中提及,这将导致公证人矿工和正常矿工间的哈希率存在很高的差异:

dPoW 系统在设计上支持区块链在没有公证人节点的情况下继续运行。在这种情况下,dPoW 区块链可以基于初始的共识方法继续运行,但将不再具有所附着区块链增添的安全。

所有使用 dPoW 的区块链可增加安全,同时降低能耗。例如,Komodo 使用 Equihash 哈希算法防止使用 ASIC 挖矿。其公证人节点依赖于一种轮询挖矿方法,奖励机制考虑了降低节点间竞争的可能性。这些节点将会引发过度耗能或算力。

此外通过非直接提供 Bitcoin 安全,Komodo 这类 dPoW 区块链可以向其它区块链添加价值,无需付出任何 Bitcoin 交易的代价。Komodo 此后附着到 Bitcoin,而第三个使用 dPoW 的区块链可以将自身附着到 Komodo。使用这种方式,dPoW 区块链不必直接附着到 Bitcoin 区块链,就从 Bitcoin 的高哈希率中受益。

最后一点,公证人节点和正常节点分离的功能,确保了初始共识机制在公证人节点失败时继续运行。这种相互独立性建立了一种奖励机制,使得其它网络无需依赖于 Bitcoin 网络的直接功能,即可支持 Bitcoin 网络的继续维护。


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