DPoS: 颠覆区块链的共识机制

委托权益证明机制(DPoS)作为一种技术演进，旨在平衡区块链网络中的效率、去中心化和安全性。DPoS于2014年开发，克服了之前系统的限制，提供了更高的可扩展性和民主参与。

尽管区块链技术已经存在超过十年，但在全球技术格局中，它仍然是一个相对较新的概念。

想象一下互联网 — 可以说它的第一次迭代是1969年推出的ARPANET，这是第一个操作的分组交换网络。这项技术经历了无数次变革。在1970年代，新的协议被引入，比如传输控制协议(TCP)和互联网协议(IP)，使得网络能够足够去中心化和可扩展。

为了使技术成熟到足够的程度并转变为万维网，花费了超过二十年的时间。类似地，区块链技术仍在成熟过程中。一个持续发展的关键要素是共识机制——验证区块链上交易的方法。

共识机制的演变

比特币引入了第一个共识机制，称为工作量证明(PoW)，矿工们竞争将交易数据编码为满足特定哈希要求的格式。这个过程，尽管具有革命性，已经显示出：

• 极其低能效
• 资源计算方面的开销大
• 对新矿工的限制

在2012年，Peercoin提出了权益证明(PoS)，消除了竞争元素。在这个模型中，验证者由网络选择来铸造新块，只要他们在网络中的“参与”(stake)足够高，以抑制恶意活动。然而，权益证明仍然存在与以下相关的问题：

• 潜在集中化
• 有限的可扩展性
• 安全漏洞

在这种背景下，2014年出现了委托权益证明(DPoS)，这是一种旨在克服工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）缺陷的共识机制。

什么是权益授权证明 (DPoS)?

由丹尼尔·拉里默于2014年创建，DPoS允许代币持有者投票选举代表来验证交易，从而减少能源消耗和在PoS中遇到的中心化问题。此机制在BitShares、Steemit、EOS和Tron等网络中使用。

在传统的权益证明（PoS）系统中，单个验证者被选中基于伪随机选择过程创建一个区块。这与工作量证明（PoW）系统形成对比，后者要求大量矿工在长时间内消耗巨量能源。验证者通过锁定一部分权益 — 一定数量的加密货币 — 来证明他们对网络的承诺，如果参与恶意活动，他们可能会失去这部分权益。

问题出现在“伪随机性”的概念上。在传统的权益证明网络中，存在着更大规模的参与被锁定的激励。因此，持有更大份额的人比持有较小份额的人更频繁地被选中，这导致了一定程度的不希望的中心化。

权益授权证明 (DPoS) 被专门设计用来解决这个问题。

简单来说，与其让所有代币持有者直接验证交易，不如让他们投票选出代表来执行这项任务。这个系统不仅节省能源，而且确保权力以更平衡的方式分配。被选出的代表高效地工作，以快速验证交易，使DPoS成为现代区块链应用的可扩展解决方案。

想象一下，这就像一个社区选举代表来管理城市事务。这些代表对选举他们的代币持有者负责，确保他们为网络的最佳利益行动。如果他们没有做到这一点，他们可能会被投票罢免并被替换，保持一个动态和响应的系统。

DPoS的历史始于2014年，由Daniel Larimer和BitShares区块链的推出。BitShares取得了成功，随后其他区块链项目如Steemit、EOS和Tron也纷纷效仿，采用DPoS来推动他们的网络。

铸造 如何运作权益授权证明 (DPoS)?

权益授权证明 (DPoS) 依赖于投票者和代表。投票者拥有代币并选举代表，代表验证交易并生成区块。投票是持续进行的，代表通过新创建的代币和交易费用获得奖励。代表受到经济奖励和声誉的激励，而完整节点确保区块链的有效性。

DPoS共识机制依赖于两种类型的代币持有者，他们拥有区块链网络的本地加密货币：投票者和代表。

DPoS中的投票者是谁？

投票者是拥有DPoS网络内代币的个人或实体。他们的主要责任是参与网络治理，投票选出代表。

持币者可以直接投票或将其投票权委托给其他代表。他们的投票权重与所持代币的数量成正比，确保那些投资更显著的人在网络操作中具有更大影响力。

一个重要的方面是，DPoS中的投票不是一次性事件，而是一个持续的过程，代币持有者可以随时改变他们的投票。这个动态投票系统确保代表对社区负责。如果一个代表未能有效履行其职责或参与恶意行为，他可以被迅速撤换，并由其他候选人替代。

许多DPoS网络实施了一种奖励共享机制，其中部分代表的奖励分配给支持他们的投票者，为参与选举过程创造了直接的经济激励。

此外，许多网络向代币持有者提供权益证明奖励，单纯因为他们参与投票过程，无论代表的表现如何，确保所有投票者因其参与而获得奖励。

DPoS中的委托人是谁？

也被称为见证人或区块生产者，代表是由代币持有者选举产生的代表，负责验证交易和生成新区块。代表的数量在不同网络之间可能有所不同，但通常在21到101之间。

在轮流制中，代表们轮流在区块链上生产新的区块。这种结构化的方法确保了创建区块的可预测和有序的过程。每个代表负责在一个特定时间段内创建并添加新的区块，这个时间段被称为区块间隔。如果一个代表在分配的时间内未能生产出一个区块，队列中的下一个代表将接管，确保区块的持续生产。

自然地，代表们会获得一部分新创建的代币作为生产区块的奖励，类似于矿工在工作量证明（PoW）系统中获得的奖励。除了区块奖励，代表们还会获得用户为处理其交易支付的交易费用，这些费用包含在代表们生产的区块中。

网络还可以根据代表的绩效指标（如正常运行时间和成功生产的区块数量）来奖励他们。稳定可靠的代表可以获得更高的奖励。另一方面，未能按时生产区块或恶意行为的代表可能会面临惩罚，包括减少奖励或被社区投票驱逐。

除了经济激励，代表们还受到他们在社区中的声誉的驱动。积极的声誉可以导致连任和持续的奖励，而糟糕的表现或恶意行为可能导致失去他们的职位。这种声誉激励确保代表们以诚信行事，并优先考虑网络的福祉。

在DPoS系统中，代表不会像验证者在某些其他共识机制中可以相互验证工作那样直接验证其他代表的工作。相反，网络中的完整节点可以由任何人(包括非代表)操作，下载并验证所有区块，检查每个区块中交易的有效性，并确保区块生产者遵循共识规则。

权益授权证明 (DPoS) 的优势

DPoS提供快速的交易时间、去中心化与中心化之间的平衡、更低的能耗以及通过社区责任增强的安全性。

技术和运营效率

通过使用固定数量的选举代理以可预测和有序的方式生成区块，DPoS网络实现了快速的交易时间和高吞吐量。这一特性使得DPoS特别适合需要快速处理交易的应用。

一项技术比较研究表明，DPoS 网络每秒可以处理 3,000 到 4,000 笔交易 (TPS)，而传统的 PoW 网络通常每秒处理 7 到 15 笔交易。这一显著差异展示了 DPoS 在处理效率上的优越性。

去中心化与中心化之间的平衡

DPoS在去中心化和实用中心化之间建立了独特的平衡。虽然依赖于有限数量的代表来生成区块，但这些代表是由代币持有者社区民主选举产生的。

该治理系统通过民主过程使网络保持令人满意的去中心化水平，同时实现更集中系统的运营效率。被选举的代表始终受到社区的批准，这降低了传统上与集中化相关的风险。

能源效率

DPoS 的一个显著优势是其与 PoW 相比的低能耗。虽然像比特币这样的 PoW 网络通过竞争性挖矿过程消耗大量电力，但 DPoS 仅需要适度的计算资源供代表们生成区块。

估计显示，DPoS 网络的能耗仅为 PoW 网络的一小部分——在某些情况下，仅为维持相当规模的 PoW 网络所需能量的 0.01% 以下。

通过责任实现安全

代表们对社区负责，那些未能履行职责或恶意行为的代表可能会迅速被投票罢免。这种责任，加上投票和区块生产过程固有的透明性，有助于维护一个安全可靠的网络。

DPoS中的声誉机制为代表们诚实行事创造了强烈的激励，因为他们的地位和持续奖励取决于社区的信任。

DPoS的缺点

DPoS面临集中化风险，投票权的不平衡使大股东受益，以及由于投票者的潜在冷漠，维护代表责任的挑战。

中心化风险

虽然DPoS旨在平衡去中心化，但有限的代表数量仍可能导致中心化。实际上，如果一些代表持续主导选举，这可能会减少控制的多样性，并增加勾结或单一故障点的风险。

在实践中，多个DPoS网络观察到，一个小团体的代表长时间保持权力，可能会损害区块链所追求的去中心化特性。这种权力集中理论上可能导致对交易的审查或有利于代表而牺牲更广泛生态系统的决策。

投票权力动态

在权益授权证明 (DPoS) 中，投票过程可能受到大型利益相关者的强烈影响。拥有大量代币的个人拥有更大的投票权，这可能扭曲选举结果，并可能导致少数富裕个人或实体对网络施加重大影响。

在多个DPoS平台上对投票模式的分析显示，在许多情况下，少于5%的代币持有者积极参与投票过程，而前10大代币持有者通常控制超过50%的总投票权，说明权力的显著集中。

委员的责任

确保代表在网络的最佳利益上始终如一地行动可能是一项挑战。尽管社区可以移除表现不佳或恶意的代表，但这一过程依赖于广泛的代币持有者积极和知情的参与。

在实践中，选民的冷漠或缺乏参与可能会导致问题代表在权力上停留的时间比预期的更长。关于DPoS系统中投票行为的研究表明，一旦当选，代表们通常会在选民持续参与最低的情况下，长时间保持其职位，这表明长期问责可能存在潜在问题。

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