EOS共识机制《公链之王EOS》系列

在上一篇文章中，我们提到EOS价值逻辑的假设是它是一条性能优异的公链。

首先，让我们重新认识一下区块链的定义：

从狭义上讲，区块链是一种链式数据结构，将数据块按时间顺序有序组合，并通过密码学保证不可篡改、不可伪造的分布式账本。 （可以定义为：去中心化的数据库。）

广义上讲，区块链技术利用区块链数据结构对数据进行验证和分布式存储，利用共识机制确认数据记录和更新数据，利用非对称加密和授权保证数据传输和访问的安全。 , 一个全新的互联网底层应用程序，使用由预先设定的触发条件自动执行的智能合约来编程和操​​作数据。 （可以定义为：信任机器）

区块链解决什么？ 一旦人与人之间的信任不需要第三方作为保证，区块链技术本身就可以解决这个问题，而且区块链技术本身的应用场景非常广泛。 比如在金融领域，实现几乎零成本的点对点价值传输； 例如物联网和供应链中的可追溯性； 例如数字版权的保护； 事件预测、保险理赔等领域的预测，甚至可以毫不夸张地说，所有需要数据记录的互联网应用都可以迁移到区块链上。

区块链结构图

区块链按开源分为公链和私链：

公有链：其代码是开源的。 任何人都可以编写、阅读和使用。 相当于地铁和公交，大家只需要支付低廉的费用就可以使用。

私有链：其代码不开源，或部分开源。 写权限是私有的，只有授权的人才能阅读。 相当于私家车和滴滴打车。 如果你花更多的钱，他们不能让你使用它们。 德勤和戴姆勒等公司正在开发自己的私人连锁店。

联盟链：其代码只对联盟成员开源。 需要会员共同运营和使用。 比如未来很多银行之间会形成联盟链。

公链是什么意思？

公链一旦开发出来，就是一个公共开放的平台，所有人都可以使用，不受平台开发者的限制。 这相当于开源的Android系统，谷歌的开源编程语言GO。

目前常见的公链有很多：Bitcoin、Ethereum、NEO、Quantum QTUM、Ripple等，为什么目前主流的市值币种大多属于公链？ 因为公链是基础，是基础，只有把公链建设好，才能在公链上设计出各种解决方案，进而进一步开发商业应用，即DAPP。

区块链技术发展路径

目前还处于底层公链建设阶段。 相当于区块链技术的发明，是新大陆的发现。 各路英雄开荒扩地，占领底盘，建设自己的城基。 每个英雄的城市设计理念都不同，有的会参考其他人的设计进行改进。

基于这些城市设计框架，普通的建设者（即DAPP开发者）可以在未来建造属于自己的房子。 城市框架有好有坏，都是因为设计师的想法不同。 在一些城市，盖平房需要挖地三尺。 在一些城市，建造一座高耸的建筑，奢华如洛可可，简单如积木。 只有这些开发商建房，才能正式迎来普通用户的入住。 当然，普通用户的体验各不相同。

目前公链设计者的概念主要围绕以下三点来平衡：

公链设计很难兼顾这三点，所以各有侧重

我们常说区块链目前没有落地项目。 原因是公链的建设就像设计和建设一座城市一样复杂，需要很长的时间。 有时设计有缺陷，必须推翻并重新开始，或者只是变黄。 当然，有的永远只是设计图，但呼声不断。

公链的设计理念取决于其共识机制。 那么，EOS作为底层公链的共识机制是怎样的呢？

共识机制：

首先，我们应该明白什么是共识。 共识是大多数人都同意。 多数赞成意味着需要投票。 公投绝对是参与度和满意度最高的一次。 但是这样一来，效率就很低了。 选举民意代表进行投票，群众参与度会降低，效率会提高。 同时，垄断和腐败也会出现。

共识机制是设计一种算法（激励机制）来激励网络中的每个节点在网络中的每个时间段都诚实（最大化自身利益），没有任何互信。 一种确认和记录数据交易记录顺序的机制。 也就是说，大家都老老实实做事（记账、交易数据打包确认），没有人作弊。

共识机制是公链的灵魂。 它赋予代码以生命，并让人很容易怀疑一切。 当然以太坊私链搭建，不同共识机制的设计也会有各自对效率和参与度的侧重。

比特币使用的共识机制称为 POW（Proof of Work），一种工作量证明机制。 在中本聪的设计下，比特币矿工（志愿者，任何人都可以加入）为了获得记账权（比特币奖励），通过不停地挖矿（计算HASH值问题），对交易数据进行确认和验证。 盒。 不得不承认，这是天才的创造。

但是，谁拥有更大的计算能力，就有更好的机会获得记账权和奖励。 矿霸就这样诞生了。 很难想象，全球60%以上的比特币挖矿算力掌握在一个叫吴忌寒的中国人手中。

另外，挖矿消耗电力资源造成浪费，共识周期长（需要所有节点确认，一次交易产生6个区块确认），区块容量设计有限（只有1M）以太坊私链搭建，容易造成分叉等也是比特币共识机制的缺陷。

以太坊（ETH）在总结比特币算力和资源消耗经验的基础上，提出了权益证明机制POS（Proof of Stake）。 就是让权益多的人（持有ETH多的人）更容易挖矿（计算哈希值问题），从而避免大部分算力和电力的浪费，大大缩短共识周期。

缺点也很明显。 除了还需要挖矿，持币多的人垄断了记账权，要分叉就分叉。 这就是DAO事件后ETC的由来。

EOS，即使用的DPOS（Delegated Proof of Stake），委托权益证明机制，最先在比特股上得到应用和实现。 顾名思义，就是让持有代币的普通人选出代表，让这些代表轮流确认交易数据和记账，并给予这些代表一定的代币奖励。 当然，如果这些代表懒惰不干活，或者有道德缺陷，就会被老百姓选出来罢免。 DPOS机制包括以下特点：

(1) 节点（代表）良性激励和反腐败机制——谁来出块：

这些由 EOS 代币持有者选出的代表被称为 BP（Block Producer），他们分布在世界各地，为 EOS 社区购买高性能的服务器，提供数据存储。 按照目前EOS官方公布的单机指标来看，单机每年的投资至少在100万人民币以上。 当然，能够成为超级节点，本身就是好处多多的事情。

EOS社区原计划每年将5%的代币发行奖励给予这些代表和候选代表。 由于最近讨论的节点贿赂和腐败，为了防止代表使用奖励来吸引选民，它被降低到1%。 并且正在编写的EOS章程中已经给出了相应的防范机制。 根据最新的EOS节点候选资格名单，中国有18个节点，排名第一，美国有8个节点，排名第二。 可见我们中国人对这件事的热情有多大。 每个人都有不同的选举动机，但我认为EOS节点是EOS社区的公务员。 这位公务员是具有全球属性的公务员。 想想国外的反腐体系，就知道这个工作不是那么好做的。 Blcok.one 产品副总裁 Thomas Cox 最近发表了一篇文章，举例说明了 EOS.IO 的反腐败仲裁机制。 （中英文版@eoshenzhen/eos-gov-thomas）。

Thomas Cox 举例说明如何避免贿选

另外，即使选举成为一个节点，也必须始终兢兢业业。 每个区块的生产任务随机分配给 21 个节点中的一个（新发布的白皮书 2.0 是按照约定的顺序编写的），因此单个节点不想独占所有工作。 任务已经交给你了，你要好好完成。 如果你作弊耍花招，你将在下一轮比赛中出局。

(2) 快速稳健的出块方法——如何出块：

首先，相较于比特币和以太坊，EOS 区块生产者不再需要计算哈希值问题来争夺区块生产权。 收到生产任务后，该时间段的所有交易数据可以立即打包出块并广播出去。 根据最新的白皮书2.0，出块速度可以达到0.5秒/块（加上只需要15个节点确认，区块不可篡改），这和我们真实的商业环境没有区别。

下图展示了DPOS的出块过程，以及各个节点在几种情况下是如何达成共识的。 我们假设有3个出块人（实际上EOS有21个BP）：A、B、C。假设节点C是诚信度达到雷锋级别的节点，始终站在最公正的一边，代表最广大人民的根本利益。

原理图和出块遵循以下原则

1. 虽然箭头是向左的，但是出块过程是向右的

2、每个节点假设1秒出一个块，所有节点在每个生产周期（3S）都要经过一次，即使顺序改变。

3. 最长的链总是赢

4. 当链长相等时，诚实节点做出选择

以上只是三种运行情况下的简单DPOS处理机制。 其实会有很多分叉，但是DOPS机制可以表现出很好的健壮性（Robust）——系统健壮，耐折腾，不管你什么我都能包办。 即使大部分节点不诚实，DPOS 机制仍然可以通过投票来挽回局面，恢复正常生产。

(3) 高效安全的确认机制——如何确认Block的合法性

EOS投票机制首先保证选出的节点至少在舆论上是诚实节点（EOS研发团队制定了选举规则：每个持有柚子的用户有30票，每个token的票数不能给一个节点超过两票。），并且由于节点数量有限，21个，这使得所有诚实节点都可以在短时间内（1.5S以内）参与交易数据的确认，达到99.99％的确定性确认。 再加上并行处理技术，可以达到100万TPS，技术上相当于FACEBOOK、淘宝等超大平台的数据处理峰值速度。

民主集中制，快速、高效、有保障。

同时，DPOS的共识机制保证了所有应用在EOS系统上的DAPP都是相互独立的。 当一个应用出现重要BUG时，可以在不影响其他DAPP的情况下进行冻结和修复。

更重要的是，即使EOS公链底层代码存在安全问题，EOS公链也不用担心硬分叉出现多条竞争链，影响大家的财产安全。 因为EOS的节点生产者都是合作生产关系，大家可以坐下来一起讨论，听取社区的意见，检查代码，决定下一步做什么。 在这一点上，比特币和以太坊本身的基因设计使它们无法和平解决此类争端。

综上所述，EOS的DPOS机制解决了区块链商业应用的问题：零转账手续费、低延迟、支持千万级用户、自我修复等功能。

共识机制是区块链的灵魂，DPOS机制让EOS当之无愧的公链之王。

当然，仅仅拥有如此高贵的灵魂，还不足以称霸这片土地。 在下一篇文章中，我将继续介绍EOS完善的治理理念。