摘要:什么是权益证明?


#1

14

Aggelos Kiayias 教授是IOHK的首席科学家,同时也是爱丁堡大学网络安全和隐私方面的教授。 他的研究领域包括计算机安全、信息安全、应用密码学和密码学基础,侧重研究区块链技术和分布式系统、电子投票和安全多方协议以及隐私和身份管理。 他一直在背后支持乌洛波罗斯(Ouroboros)的开发,乌洛波罗斯是为卡尔达诺(Cardano)提出的权益证明(Proof-of-Stake)算法。乌洛波罗斯具有可证明安全性,这意味着它所提供的安全保障已通过数学证明。

在这份最近的视频中,Kiayias教授让我们深入了解到什么是权益证明以及它与工作量证明(Proof-of-Work)的相似性。

结算层与共识问题

  • 乌洛波罗斯协议是卡尔达诺区块链的核心

  • 该协议是 结算层 ,这意味着用户可要求此层确认交易是否已被整合且其输出是否已被网络接受

  • 结算层是加密货币最重要的组成部分之一

  • 当然,使用单个服务器并将结算层作为中心化服务实现,这一做法是可以的

  • 该系统虽有一定用处并具有 活性( Liveness (活性指系统将接受各种交易)

  • 但这种方法也有一个显著的缺点,即将单点故障问题引入系统中

  • 如果有人想要删改交易,则服务器可能受到此人的攻击或控制,从而系统完全受控制者的支配,攻击者或控制者将决定纳入哪些交易,不纳入哪些交易

  • 这就是 去中心化 对加密货币极为重要的原因

  • 通过去中心化,我们能够将对单一故障点的信任改为对以协作方式提供结算层同一服务的一组参与者的信任

  • 这指出了计算机科学中一个经典问题,即 共识问题

  • 计算机科学领域的共识问题已经研究了40多年

  • 共识问题指当各参与方想要达成共同一致意见以产生相同输出时所面临的问题

  • 尽管文献中对此问题有很好的理解,但研究过的所有解决方案(比特币协议到来之前)存在同一缺陷

  • 该缺陷是,须假设运行协议的各参与方彼此认识且有一个可靠的命名基础设施

  • 虽然这对于计算机科学中的传统系统是有意义的,但它与互联网的工作方式不兼容,还有就是全球尚无可用的可靠命名基础设施

后来,比特币协议诞生了 …….

  • 2009年,比特币协议诞生,它第一次让考虑解决共识问题变得可行,而无需假设运行协议的参与者的预有姓名或名称

  • 这非常重要,因为协议执行是公开的,基本上所有相关参与方都是开放的,可自由参与协议执行并为账本的完整性做出贡献

  • 通过这种方式,系统的完整性得以最大化,并且可以创建极难破坏的结算层

  • 然而,比特币协议也因其巨大的电能需求而受到了重创

  • 如要运行该协议,参与者就需要解决所谓的"工作量证明"问题

  • 这意味着参与执行结算层的每个服务器都必须解决困难的计算问题,而这需要消耗大量电能。

  • 因此,比特币协议虽然为协议提供了许多必需的去中心化特性,但同时存在电能消耗极高的弊端。

  • 出于这个原因,比特币社区先前讨论了是否可以在解决能源浪费问题的同时保留去中心化特性

  • 许多人在此期间提出了诸多想法

权益证明

  • 在提出的这些想法当中,权益证明(PoS)成为消除工作量证明必要性及其相关能源浪费问题的最突出、最有说服力的方式

  • 现在有了PoS,参与者推进协议要做的工作是引证已经存在且记录在账本中的资源归参与者所有

  • 引证不需要消耗电能

  • 这使得PoS能够提供与比特币情况相似的去中心化,但实际上不存在比特币或其他基于工作量证明(PoW)的协议所存在的能源浪费问题

  • PoS协议可以利用当今可用的所有这些最先进的加密工具,并提供实际可扩展且比分布式账本空间中的其他协议更具参与性的区块链协议

  • 另外,由于这些PoS协议基于加密工具(如数字签名和公钥证书),可以使用可提供有用服务的加密协议,很自然地在PoS账本上构建这些协议

  • 以这种方式,PoS账本可以提供一种能够满足许多不同应用要求的通用功能,这些应用包括但不排除电子投票、供应链管理器和许多其他高价值的分布式账本应用。

更多视频文字内容请参见 Aggelos Kiayias教授讲什么是权益证明


卡尔达诺基金会通讯 - 2018年8月10日