Interoperability - Proof of Work vs Proof of Stake [Deep dive Analysis]

Rajarshi Mitra

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

今天的指南将探讨对加密项目成功产生深远影响的两个因素:它选择共识机制以及如何实现互操作性。因此,我们将深入比较加密空间中两个最突出的共识算法-股权证明(POS)与工作证明(POW)。我们将研究他们目前的状况和短期未来的期望。我们还将研究 RSK 等互操作性项目,以实现互操作性。

POW 与 POS-和互操作性

什么是共识?

协商一致是在一个集团内达成协议的一种动态方式。虽然投票只是在没有考虑少数群体的感情和福祉的情况下确定多数规则,但另一方面,协商一致意见则可确保达成一项协议,从而使整个群体受益。从更加理想主义的角度来看,分散在世界各地的一群人可以利用共识来创造一个更加平等和公平的社会。

实现协商一致决策的方法称为 “协商一致机制”.

所以现在,我们已经定义了一个共识:让我们来看看共识机制的目标是什么(来自维基百科的数据)。

寻求协议:协商一致机制应使集团尽可能多地达成协议。

协作:所有参与者都应该致力于共同努力,以实现将集团最大利益放在第一位的成果。

合作:所有参与者不应该把自己的兴趣放在第一位,而是作为一个团队工作,而不是个人。

平等主义:一个试图达成共识的团体应尽可能公正。这基本上意味着每一票都有相同的权重。一个人的投票不能比另一个人更重要。

包容性:应尽可能多的人参与协商一致进程。这不应该像普通投票那样,人们不喜欢投票,因为他们相信他们的投票从长远来看不会有任何权重。

参与性:协商一致机制应使每个人都积极参与整个进程。

什么是战俘?

以比特币著名,POW 是实现拜占庭容错的共识机制。那么,这个过程是如何工作的?让我们快速看看。

矿工解决加密难题 “挖掘” 块添加到区块链中。

这个过程需要大量的能量和计算使用。这些难题的设计方式,使得它很难,并在系统上征税。

当矿工解决这个难题时,他们将自己的块提交给网络进行验证。

验证块是否属于链是一个简单的过程。

战俘的优势

关于 POW 协议的最好事情之一是它非常安全。让我们来看看比特币战俘提供的安全性。

根据计算,成功攻击 51% 的比特币区块链可能需要多达 4 亿的时间。

即使有人确实有资金发起这样的攻击,他们也会坦克 BTC 的价格,使他们的所有投资毫无意义。因此,它就是零和游戏的定义。

战俘的缺点

尽管如此,传统的战俘议定书有几个缺点:

这是一个极其低效的过程,因为它吃了大量的电力和能量。

能够负担得起更快、更强大的 ASIC 的人员和组织通常比其他人更有机会进行挖掘。因此,比特币并不像它想要的那样分散。

POW 由于其固有的缺陷,因此不适合托管可扩展的应用程序。

由于缺乏采矿活动,其他战俘链可能不像比特币那么安全。

什么是股权算法的证明?

股份证明将使整个采矿过程变得虚拟,并用验证器取代矿工。验证器锁定生态系统中的令牌,然后在块上签名获得奖励。这是该过程的工作方式:

验证器将不得不锁定他们的一些硬币作为股权。

之后,他们将开始验证块。意思是,当他们发现一个他们认为可以添加到链中的区块时,他们会通过下注来验证它。

如果块被追加,那么验证者将获得与其投注成比例的奖励。

正如你所看到的,POS 协议比 POW 更易于资源。在战俘中,您需要浪费大量资源来遵循协议。这基本上是为了资源浪费而浪费资源。

股份硬币证明

如果您想了解股份证明硬币,请阅读我们的指南。一些流行的投注硬币是-EOS,Tron,以太坊 2.0,短跑,顶级网络等。

POS 的优势

投注会导致令牌速度降低。令牌速度是用于测量令牌交易频率的术语,与网络值成反比。由于赌注锁定了代币,它可以防止他们重复交易。

POS 比 POW 更浪费,因为它不使用真实世界的资源。

投注也可以是赚取被动收入的好方式。只需锁定您的代币,观看您的投资欣赏。

股份证明与工作证明

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战俘和 POS 的未来

许多属于第 3 代的项目,如 EOS,卡达诺,TOP 网络等,已经采用了 POS 协议。当我们从纯加密货币转变为全面的区块链生态系统时,它看起来像 POS,或者至少它的一个变体,将成为首选算法。然而,比特币将仍然是主导的加密货币,他们没有任何从战俘移动的设计。

区块链和互操作性

在处理了协商一致问题之后,我们将着手讨论下一个重大问题。目前,互操作性是一个大问题。我们有几个具有不同要求的区块链平台。到目前为止,这种交换没有方便和分散的方式。如果你想用以太坊替换你的 Cardano 令牌,你需要通过集中交换来完成。虽然这些交换非常快速和高效,但每次使用它们时都需要考虑某些问题:

由于交易所是集中的,它们是黑客企图和活动的主要热点。

这些交易所受其注册所在国的管辖法律约束。

交易所可能会进行例行维护,这可能会抓住交易活动。

这就是为什么要防止不同的区块链平台成为孤岛。他们必须知道如何有效地相互沟通。由于比特币和以太坊是这个领域中最重要的两个项目,因此理解这两个计划如何相互沟通是有意义的。目前正在使这种情况发生的项目是 RSK。

RSK 创新:令牌桥

RSK 创建了一个令牌桥,允许用户在 RSK 和以太坊之间跨越 ERC-20 令牌。智能合约创建者可以选择在合约执行期间通过网络交叉令牌。这样,他们就可以利用一个网络上较低的费用,同时利用另一个网络上更快的共识。

这是它的工作原理:

桥智能合约锁定原始链上的原始令牌。

桥发出一个事件,并且管理侧链中双向挂钩的联合会获取事件中的信息并将其发送到另一个链上的桥。

一旦超过 50% 的联合会员验证了交易,另一个链的桥将创建与其他链上锁定的相同数量的 ERC777 令牌

ERC777 令牌是 ERC20 兼容的,并且功能更好。

由于 RSK 也有一个与比特币的双向桥梁,它使比特币人能够转换到 RSK 并与智能合约进行交互。

分散化桥梁:鹰客户端

RSK 目前已经开展了几个实施来分散网桥,连接不同的网络。第一个实现被称为 HawkClient,这是一个交互式智能合约系统,在同步到外国区块链的同时在一个主机上维护智能合约。

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鹰客户端的特点

允许传输具有明确货币价值的信息

两个 HawkClient 系统以镜像方式在两个区块链之间实现。这使他们能够将令牌从一个区块链转移到另一个区块链。

这减少了证据的大小,但允许桥接在密码经济模式下工作。因此,在给您的系统带来压力的同时,实现高级别的安全性。

HawkClient 系统具有以下四个角色:

证明。

验证器。

近似默克尔山脉 (AMMR) 更新程序或 AMMR 更新程序

用户。

系统是如何工作的?

证明者提交远程区块链并向验证者提交承诺。

验证器发出质询,验证者通过创建 HawkClient 证明来回答问题。

此 HawkClient 校样具有来自主链和链接校样的选定标题子集。

此标题子集通过在累积难度空间中采样检索。这是基于一个伪随机数生成器来自验证者的挑战来完成的。

验证人允许其他证明人对证据提出质疑或提出替代证据。网络将选择具有最高累积工作证明的校样。

RSK 创新:同步链

众所周知,项目可以通过侧链集成实现互操作性和其他一些功能特性。然而,RSK 进一步采用了带同步链的侧链的概念,这是一种新的合并开发的侧链,它允许更快的挂钩和挂钩,同时保护它免受双重花费的影响。SyncChain 要求每个侧链客户端同时运行主链节点的实例和特定于侧链的节点。同步链的三个主要特征如下:

双亲育儿推迟。

追溯事务链接。

硬币基固定。

#1 双亲育儿延迟

双重父母是同步链背后的核心概念之一。这个想法是每个侧链块必须有一个侧链父项和一个主链父项。RSK 使用一种称为延迟双父母 (DDP) 的双父母培养变体。主链父项也称为 “检查点”。对于 DDP,检查点被设置为基于时间戳和主链块确认计数的多个块(假设 K)延迟。

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在上图中,滞后值或 K 为 3。由于三个区块延迟检查点,这相当于大约 3*10 = 30 分钟。那么,为什么在这里首先有一个延迟?考虑这一点:

假设 RSK 链的块时间是 30 秒。

每个比特币块在 10 分钟内开采。因此,两个区块之间是主链,20 个 RSK 区块被开采在侧链。

这意味着,如果一个比特币块被推翻,它会对 20 个 RSK 块产生不利影响。这就是为什么延迟有助于保持同步。

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如上图所示,翻转一个块对 RSK 链没有任何影响。

为了创建这种延迟效果,同步链需要一种称为 “检查点选择算法” 或 CSA 的特殊共识算法。CSA 选择主链检查点,并查看它是否经过适当验证。CSA 根据块时间戳作出决定。

同步链白皮书介绍了两种 RTA 算法:

中美 11:中美 11,需要存在 5 个比特币块后面的区块到检查点。该算法将比特币块 B 的参考时间确定为以 B 为中心的 11 个区块的中位数。

调节时间:此算法将比特币块 B 的参考时间设置为最近的区块时间戳和前一个区块引用时间。

#2 追溯交易链接

由于以下原因,所有挂钩和挂钩交易都链接在一起:

避免攻击,攻击者重组比特币和 RSK 区块链,以便从攻击者自己已经挂钩或退出的地方使用资金加倍。

确保锁定,并使挂断双花费不可行。

下图描述了经典联合侧链的挂钩和挂钩。

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关于上图,您需要记住两件事:

联合多密码保护挂钩基金,并且拥有此多密码的私钥的当事方称为函数。

图中的红线包含由函数签名的所有事务。由于每个事务消耗一个虚拟输入并创建一个虚拟输出,所以始终只有一个未使用的事务输出或 UTXO。这个 UTXO 被称为链接令牌或 “loken”,红线被称为 Loken 链。

挂钩

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上图显示了挂钩过程。

桥梁智能合约自动允许工作人员将在挂钩交易中收到的硬币转发到不同的 UTXO。桥梁智能合约将控制挂钩和挂钩交易。

将您从比特币区块链移动到侧链的交易称为链接交易。链接消耗一个洛肯并创建一个新的洛肯

在图中,用户在块 1 处的主链中启动一个事务,以移动到侧链中。此移动触发跨桥的几个动作,其中侧链块 A 检查点块 1.

启动三个侧链块的等待期。

桥接命令块 B 中的联合功能对链接事务进行签名和广播。

广播后,该协议会立即消耗挂钩资金,并将其移动到最终的多签名挂钩地址。

侧链硬币现在被释放在 A 块。

在链接交易被包含在主链中之前,用户不能从侧链中挂出。

挂钩

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在标准工作验证侧链中,如果没有矿工的协作,就无法实现挂钩和挂钩的完全原子性。从理论上讲,如果攻击者迅速进出主链和侧链,他们可以成功地保留主链和侧链令牌。

为了保证双重支出的不可行性,有必要在侧链中加入《中本共识》。根据 IOVLabs 的研究,三种不同的协议以及 M.A.D.(相互保证销毁)和无条件保证实现了这一目标。

实现更多人口的链胜利 (MPCW) 同步链

T 型同步 (TS) 同步链的挂钩

GHOST-CSC(不是 T 同步)同步链的挂钩

#3 硬币基定位

根据 IOVLabs,通过向比特币协议添加一个新的操作码来将交易固定到特定块的简单方法-OP_CHECK_INPUT_BLOC_HASH。此代码接收块哈希作为参数,如果块与散列不匹配,则会使块失效。但是,由于这个操作码限制了移动交易,因此它会使比特币不太可替换,这是比特币社区不能接受的。对可替换性影响较小的替代选项是 OP_Check_INPUT_TIME。如果与花费的输入对应的块具有高于 opcode 参数的时间戳,则操作码将使事务失效。

但是,可以在没有任何新操作码的情况下获得相同的结果,方法是将挂出事务作为存在于链路输出和挂出事务块之间的块 B 中的 Coinbase 事务的输出来消耗。这可以在下图中看到。

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如果还原 B,此挂断事务将无效,删除链接的唯一方法是恢复到 B。

但是,硬币基固定有一个很大的缺点。这些硬币基础事务输出具有 100 块到期期,这为挂断引入了 100 块延迟。为了将挂钩绑定到硬币库,RSK 可以请求 RSK 合并矿工包含一个额外的输出,向特定的联合地址支付 1 聪智,并在挂钩交易中消耗该聪智。

在使用 CalaltedTime 算法时,对于低价值支付,整个挂钩过程只需 12 分钟。相比之下,高价值支付需要硬币固定,因此平均需要 16 个小时(100 个比特币块)。

结论-POW 与 POS 和互操作性

本指南应该让您更清楚地了解像 RSK 这样的项目如何集成互操作性。在此之前,我们告诉你 POS 和战俘之间的区别以及使他们非常理想的各种品质。如果您有任何问题,请在下面的评论中听起来。

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