[Blockchain][Consensus]Consensus Mechanisms

今日要講既係Blockchain上嘅共識機制(Consensus Mechanisms)。

一般而言，Blockchain嘅Architecture Layers分為五層。

第一層：Infrastructure Layer

主要係指運行係網絡上嘅Server/電腦，屬於硬件嘅Layer，例如：VMs in Cloud services，container，本地嘅電腦。

第二層：Data Layer

主要係指加密數據(即存儲加密數據的區塊及其鏈)，例如：hash，merkle tree，digital signature。

第三層：Network Layer

主要係指Peer to Peer網絡，負責節點間的通信。發現、交易和區塊傳播，例如：TCP，UDP。

第四層：Consensus Layer

主要係指達成共識嘅機制同標準，負責驗證同排序交易，以確保所有人都同意，例如：Pow，Pos，DPos，PoA。

第五層：Application Layer

主要係指智能合約和去中心化應用程序(Dapps)，佢可以再被細分為執行層(Execution Layer)及應用層(Application Layer)。

執行層例如：EVM，COSMWASM，AVM，WASM。

應用層例如：Uniswap， Anchor Protocol， AAVE， Yearnfinance。

而共識機制(Consensus Mechanisms)主要防止Sybil attack(女巫攻擊)，Sybil attack指攻擊者同時偽造多個對等身份(node)，通過多個虛假身份來操縱網絡並控制整個網絡。共識機制用以係經濟上增加Sybil attack嘅攻擊成本，維護網絡嘅安全及可信性。

最常見嘅係工作證明(Proof of Work)及權益證明(Proof of Stake)。當然，仲有其他證明，例如：權威證明(Proof of Authority)，空間證明(Proof of Space)。以下詳述數種常見證明(Proof)。

工作證明(Proof of Work)：

即係用工作成果來證明完成的工作量，一般而言，通過數學(解決數學難題)計算出合適的數值去競爭下一個區塊嘅記賬權及其獎勵，當其中一個節點勝出後，其他節點會驗證及同步該區塊。

如果要競爭區塊嘅記賬權及其獎勵，則要使用投入大量電腦進行大量運算，而衝量一台電腦嘅計算能力則稱為算力(MH/S)。

因為計算及競爭過程相當耗能，因而其能源消耗亦為人詬病。但引入了廢棄的能源及可再生能源，這一個問題亦得到一定緩解。

例如：Bitcoin，Litecoin等等。

權益證明(Proof of Stake)：

即係通過代幣(Token)質押嘅數量來取代Pow中礦工嘅算力，數量愈多，獲得下一個區塊嘅記賬權及其獎勵嘅機會就愈大。

一般而言，係Pos共識機制下，會根據幣齡(Coin Days)以隨機的方式，選擇下一個區塊的驗證節點。

幣齡計算方式 = 代幣質押的天數 × 質押的幣數

獲得獎勵後幣齡就會歸0，並且重新累積到下一次的新區塊產生。

所以要提升獲得下一個區塊嘅記賬權及其獎勵嘅機會，就需要：

1. 增加抵押數量

2. 增加抵押時間

3. 距離上次獲得記帳權越久

而通常會要求代幣(Token)質押嘅價值大於區塊嘅獎勵，及通過削減(Slashing)懲罰惡意及掉線嘅節點，以保持節點嘅誠實行為。

這解決了Pow嘅能源消耗及進入嘅技術壁壘，但亦容易受到巨大資本嘅控制及加劇節點之間嘅貧富懸殊。

例如：合併後嘅eth，cosmos等等。

因而有一種叫DPos嘅變體出現，通過引入外部委託人，以改善節點間資本嘅差距。

權威證明(Proof of Authority)：

通常應用權威證明(Proof of Authority)嘅區塊鏈一般為企業間或者企業內部，因為權威證明(Proof of Authority)係基於個人信譽嘅模型來驗證交易及生成新區塊。

所以大多數情況下，呢類區塊鏈有准入嘅規則，即需要網絡參與者選擇和批准。

權威證明(Proof of Authority)除了要求驗證者/節點押注其個人嘅聲譽(問責)，仲會要求驗證者/節點押注相當嘅資本去運行節點，及確保節點嘅誠實行為。

這些要求為網絡過濾可疑潛在嘅驗證者，同時亦係經濟上激勵呢D對網絡作出長期承諾嘅誠實節點。

但大部分應用權威證明(Proof of Authority)嘅區塊鏈都係半中心化或者中心化的。

例如：Vetchain，Tomochain，wormhole bridge等等。

銷毀證明(Proof of Burn)：

係銷毀證明(Proof of Burn)下，礦工故意永久銷毀代幣(Token)來換取下一個區塊嘅記賬權及其獎勵。

礦工銷毀代幣愈多，獲得下一個區塊嘅記賬權及其獎勵嘅機會就愈大。

這解決了Pow嘅能源消耗及進入嘅技術壁壘，也展現礦工對網絡嘅忠誠。

例如：Factom，Slimcoin等等。

空間證明(Proof of Space)

即係通過礦工設備中嘅可用硬盤空間來決定其記賬權並驗證交易，而不是消耗計算能力。

係空間證明(Proof of Space)下，首先會係礦工設備嘅硬盤空間中繪圖(種田)，即係數學計算嘅可能答案預先儲存係硬盤空間中。

愈大嘅硬盤空間，儲存嘅可能答案就愈多，獲得下一個區塊嘅記賬權及其獎勵嘅機會也愈大。

這激勵礦工增加更多硬盤空間，以獲得更多區塊嘅記賬權及其獎勵，亦為網絡貢獻更多存儲空間，所以此類證明常用於存儲公鏈當中。

例如：Storj，Chia等等。

重要性證明(Proof of Importance)：

類似於權益證明(Proof of Stake)，重要性證明(Proof of Importance)通過更全面嘅方法及標準去評估節點嘅貢獻，

而不僅僅只量度節點嘅資本投入。例如：運行時間，準確度，網絡活動，代碼貢獻等等。

這減少咗網絡上嘅財富集中及貧富懸殊問題，也限制了巨大資本控制網絡嘅可能性，因為代幣(Token)質押嘅數量並不代表網絡上嘅絕對權力。

時空證明(Proof of Spacetime)：

係時空證明(Proof of Spacetime)下，通過隨機選擇礦工，從中讀取數據進行驗證並壓縮成PoSpacetime證明。

礦工需要提供相關嘅數據編碼證明，證明數據在指定的時間段內連續保留在物理存儲中，即他們履行了職責。

例如：Filecoin等等。

本文其不構成任何財務建議，僅請咁多位注意。

以及，本文並不深入探討任何一種證明及其優劣，可能會有一定錯誤，還請閣下提出及指正。