SPoS和DPoS共识算法究竟有哪些区别?


SPoS和DPoS共识算法究竟有哪些区别?谈及共识机制,就不得不提挖矿界的泰斗级人物——Sunny King。SunnyKing乃何许人也?遥想当年,正是Sunny King最早发明并提出了PoS并藉此改革了比特币的共识机制。他还一手创立了点点币并于2013年上线,在2014年其币值一度高达全球第四,彼时全球膜拜的盛况几乎不亚于如今的EOS。

遗憾的是,点点币在2016年逐渐式微,但是眼看自己楼起又楼塌的Sunny King并没有就此灰心丧气。重出江湖的Sunny King推出了V SYSTEMS项目,号称是区块链的亚马逊云,是区块链数据库的云平台。Sunny King的此番回归最引人注目的闪光点并非是VSYS项目本身,而是其所依托的新一代共识机制SPoS。

尽管EOS的横空出世将DPoS的推向了一个全新的高度,但我们仍有理由相信,SPoS会在将来掀起一阵“共识机制优胜劣汰”的腥风血雨,而近期人们关于两者的激烈讨论以及PoS挖矿所掀起的小高潮也恰恰印证了这一点。(有趣的是,正是Sunny King在某次采访中的发言令BM下定决心放弃BitShare转而去搞EOS)

那么,同样拥有超级节点SPoS和DPoS究竟存在哪些区别呢?在此,我们做一个对比性总结。

图1 百亿级的泛PoS生态

设计的核心理念

Sunny King此前称“SPoS是PoS机制的自然演变,与EOS的DPoS设计相比,SPoS更优雅,具有PoS概念的简单和纯粹。”

事实上,SPoS也的确延续了PoS原有的宗旨,而DPoS则成为了PoS的“分叉”。SPoS继承了PoS原教旨中Stake as Power(币就是权利)的哲学思想,即持币者是整个网络的核心。

Sunny King在王峰十问中是如此谈到,SPoS和DPoS之间存在重大差异,SPoS中权益量决定了决策权的权重值。用中国的人大代表制度来类比SPoS更合适,超级节点是代表持币者行使权利的发言人,持币者的利益捆绑在超级节点上。

而DPoS则更像是公司治理,股东(币权所有者)可以投票给高管(铸币节点),但不获得收益也无动力投票,高管亦无须听从股东。

在SPoS中,明确提出了完全由持币者当家做主人的生态设计:超级节点= 矿池持币者 = 矿工币=矿机。

在这里,超级节点类似于PoW共识机制中的矿池,而币则是矿机,矿工的币可以自由选择矿池,相当灵活。而作为矿工,和DPoS不同的是,持币者可以获得矿池分发的收益,这是对所有生态建设者的激励,这就很好解决了主网冷启动的问题,可以避免类似早前EOS持币者参与度低的问题。

简单总结就是SPoS可以挖矿,持币者拿到80%的收益,超级节点是矿池拿到20%收益。DPoS不能挖矿,持币者0收益,超级节点将100%收益的全数带走。

图2 VSYS挖矿收益

算法的精简度

Sunny King从数学角度简化和优化了SPoS的共识算法设计,这让SPoS的性能和安全性高出了从程序火币网最小金额角度保证区块链安全和性能的DPoS一个时代。

DPoS的出块顺序是随机的,SPoS则是由超级节点固定顺序出块。就是因为DPoS多了一步随机计算,这就导致了进行海量处理时,时间将会多出30-50%以上。

白皮书显示,SPoS从数学上优化了共识设计,更合理,也更具扩展性。因为按照固定顺序排序后系统响应速度将会更快、更加可预测和稳定。当前SPoS设计的是一共15个可出块的超级节点,全网每4秒出一个块,1分钟内15个节点轮流有序出块,并且当系统要提升性能时,SPoS的机制还可以升级超级节点的数量,出块时间相应等比例缩短。

可以这么理解:DPoS和SPoS两拨人,分别在不同地点玩丢手绢游戏。

DPoS的玩家每次选21个人围成一圈当超级节点,然后有个叫系统的人负责将手绢随机丢在某个节点身后。身后被系统放了手绢的人,就要到中间表演一个节目。

SPoS的玩家则是选15个人作为超级节点,同样围成一个圈,系统给每个节点排一个编号,第一次丢给1号节点,第二次丢给2号节点,第三次丢给3号节点,以此类推,这样15个人分别知道自己的上台表演顺序,由于顺序是确定的,节点们事先就可以做好充分的准备,而丢手绢的系统则不需要思考就能按顺序选择节点上台,效率更高了。

安全性

重出江湖的Sunny King显然是有备而来,他总结了POS的诸多缺陷,也找到了相应的解决办法。

SPoS采用了冷铸币技术,可以理解为,用户在自己的钱包中,连接超级节点,即可使用币挖矿,而并不需要把自己的币转账到超级节点。

从安全性上讲,这让超级节点被黑客攻击后,用户可以快速将自己的币租赁到新的超级节点,让黑客几乎无法进行51%攻击。

而同时SPoS还设计了名为“MAB”的币龄数值,让持币的人对区块链进行“频繁攻击”,不能频繁地换超级节点,导致超级节点的混乱。

这两点,都是DPoS没有的,因为持币者毫无任何激励,所以如果某个超级节点被黑客攻击,持币者也不会给新的超级节点投票,超级节点只能自己想办法修复节点,而整个区块链的出块将受到严重影响,如果黑客连续攻击超过51%的节点就可以控制DPoS区块链。

图3 VSYS挖矿流程

节点的竞争性与可扩展性

和DPoS类似,SPoS除了超级节点外,还有备选节点。区别在于,DPoS的49个备选节点是有相应收益的(但相对超级节点少很多),而SPoS的备选节点是无收益的。

如此一来SPoS的超级节点就成了更加稀缺性的资源,必须积极建设和有效竞争才能够挤进去获得收益,这就形成了节点之间的自由竞争关系,这种机制有助于系统的良性发展。

目前DPoS的超级节点数固定只有21个,而SPoS的超级节点最初设计15个,在系统需要更高性能时可以扩展到30个、甚至最高的60个。30个超级节点时,出块时间由4秒缩短到2秒,60个超级节点时,出块时间将缩短到1秒。超级节点数量越多,系统越去中心化,当SPoS可拓展到30或60个的超级节点数量时,系统的去中心化程度也就越高。

SPoS的所有超级节点的收益都是固定的且完全一样的,这就从根本上避免了持币过多的人会更富,造成虚拟经济的贫富悬殊扩大。而DPoS的超级节点头部收益比后备节点大很多,这也形成了目前EOS超级节点被少数利益方控制的局面。

众所周知的DPoS核心缺陷,就是最后交易所霸占了20多个超级节点,霸占了主要的区块链产出的激励货币,而其他的节点,几乎搞得生存艰难。

而SPoS因为在设计上是所有超级节点完全一样的收益,且收益还需要给持币者分息,让超级节点变成矿池,这几乎让交易所想霸占超级节点的想法成为泡影。

换句话来说,SPoS的超级节点,是一场全民运动,不会走向巨头控制的局面,也是值得大家长期干的,无论你是做超级节点还是做一个大矿工。

毫不夸张地说,SPoS在生态平衡性上完全超越了DPoS,它带来的是持币者更大的动力一起建设区块链,也在一定程度上避免了中心化的危险。



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