比POW更去中心化的共识机制:PoWCF

该文提出了一种比 POW机制更非中心的共识机制,并在此基础上构建了一个不需要控制和预言器的亚稳定货币。目前,共识机制主要有三种类型: PoW、 PoS和混合机制。这些共识机制的三种主要类型都受到矿工卡特尔的威胁。如果矿工联盟在 PoW或 PoS的任何一个环节取得压倒性优势,它们就可以通过自私的挖矿和交易审查来拒绝对它们不利的区块和交易,从而获得额外的好处。在一些区块链中, PoWPoS机制似乎是两个环节互相牵制,实际上,这两个环节中的任何一个环节形成了卡特尔,都会导致整体的集中。这类 PoWPoS的设计与串联电路相似,完全无法解决一个故障。文章提出了一种新的共识机制来削弱矿工联盟的优势。因为市场竞争和脆弱的联盟,卡特尔有其内在的不稳定性。尽管我们不能彻底消除卡特尔产生的经济基础,但我们可以尝试最大化卡特尔的不稳定性。一是要改变原来由单因素决定块体形态,由多因素决定块体形态;如果某一单一因素上出现卡特尔的概率为

那么,在完全独立的前提下,某一单一因素上出现卡特尔的概率将减少为零,第二,我们应该改变多因素间深度干预的模式,任何一个因素上的卡特尔都不应该对矿工在其他因素上的出矿或投票具有否决权,那么,任何一个要素的充分竞争都应该有助于瓦解其他要素的卡特尔,而不是相反。按照前一章中描述的设计三大原则,我选择了工作量(Work)和资本数量(Capital)这两个因素来确定出货量。由于 PoS机制比 PoW机制更封闭,所以没有选择权益(Stack)作为出局因素,一旦有矿工卡特尔垄断了多数权益,挑战者很难从外部打破垄断。按照这一思路,将资本量作为一个因素,显然应满足以下条件:1、资本量应在区块链中作为代币体现;2、这种代币的价格应与物质世界中价格相对稳定的一类要素强烈相关,而与投机性资本不强烈相关;3、矿工或投资者没有囤积代币的动机,而且很乐意将其投入市场。很自然地,我们会想到:这种代币应该与算力有关,因为算力消耗的电力和设备与物质世界有关,而且电力价格相对稳定,因此这种代币应该被严格控制通货膨胀。区块链中最能体现算力的就是挖矿难度,所以我设计了这类代币,以与挖矿难度相关联。为确保这种代币严格地膨胀,我引入了膨胀系数,初始值是1,每年增长1%。这套系统中有两种代币:存储币和哈希币。储存货币的总量是不变的,并且定期减少,就像比特币一样。其总量不能预先确定,主要取决于挖矿难度和矿工之间的博弈行为。在区块链上进行交易,需要收取矿的手续费,矿的手续费可以是储值币,或者是哈希币,或者是两者都要付,建立了一个资产池,该资产采用恒乘积的做市商模型,并对其进行了模拟计算。池中的交易不收取任何手续费。在初始时间池中只有一个储值币和一个哈希币。位于一个区块的前储存总数量是

哈希币总数量是

资产池中有,一个储存总数量和,一个哈希币。将一个矿块的挖矿难度为

通货膨胀系数为

储值币的区块奖励为,一个,矿工在矿工费中共有,一个储值币及,一个哈希币。采矿者对一个区块进行包装时,需要提供焚化交易和由区块头计算的散列值。将这笔焚烧交易包括在内,一个储值币和,一个哈希币,计算出的哈希值为,在某块之前资产池的乘积, uv,对于某个区块,由于生成了存储货币的区块奖励,因此资产池的乘积也应相应地“膨胀”。此时此刻,资产池的乘积应该变成,打包过程如下:,1.将,一个存储币的区块奖励全部投入资产池中,转换为,一个哈希币。换成资产池就是, u A,一个存储货币和一个哈希币。把你换来的硬币全毁了。2.将焚烧交易中所得的,一个储值币投入资产池,以兑换为一个哈希币。换成资产池中就有, u Am,一个存储货币和,一个哈希币。换钱之后,加上焚毁交易中的,一个哈希币,共有,一个哈希币。把所有的硬币都毁了,把前一步中被破坏的哈希币的数量除以通货膨胀系数

转换成相应的资本挖掘难度,。出块由算力和资金共同决定,其判断方式与恒定乘积做市商模型相似。最理想的情况是,算力和资本应各占50%,其乘积应为,在此基础上,根据前面计算出的资金对应的挖矿难度,可以计算出出算力对应的挖矿难度。只能在散列数值的情况下才能成功出块。在这里,T1为系统设置了很大的常数。四、区块产生哈希币的区块, rD,一个,奖励矿工。5.在矿工工资中,有一个储值币被投入资产池以兑换,一个哈希币。换成资产池中就有, u Am a,一个存储货币和,一个哈希币。加矿处理费,一个哈希币,共一个哈希币。销毁其中一半哈希币,把另一半奖励矿工,6.出块期间可能出现单独的块。矿工所做投入的计算,在单独一块时,就会被浪费掉。在“等价”原则下,矿工投入的资金也应按独立区块进行分配。这样,在故障链上的区块内的焚烧交易就可以被矿工提交到主链上,并从中获利。包括其他矿工在内的设区块内的焚烧交易共有,一个储值币及一个哈希币。把储存的货币投入资产池中去换,换一个哈希币。换成资产池中就有, u Ama c,一个存储货币和,一个哈希币。加,一个哈希币,共加,一个。把99%的哈希币毁掉,1%奖励矿工,以下是一些经济分析。使挖掘难度为每1个难度所对应的算力的平均成本为每1个哈希币的价格,为了便于说明,记下第2步中销毁的哈希币的数量,在完全竞争的情况下,成本和收益应该是等价的,即,当条件得到满足时,我们得到两个可行的办法:算力份额大于50%和算力份额小于50%。采矿者为了快速出矿,通常会选择计算份额较小的方案,即,让我们看看计划是否可行。第一,我们变大,也随之变大。这就是说,当哈希币的价格上升时,它就会减产,而减产又会使价格继续上升。于是我们减少了,同时也减少了。即,当哈希币价格下降时,它会增加产量,而产量的增加使价格继续下降。这说明系统不能达到动态平衡。因此,为了保证系统达到动态平衡,我们需要有一个规则:算力份额不能少于50%,即,这时最好的结果是,当,时,方程是无解的。这时,通过调整算力和资本的份额,不能实现成本覆盖。因此,需要通过区块链来调整挖掘难度以达到新的平衡,挖掘收益的不稳定,使得矿工们有足够的动力去建造矿池来规避风险。对于小型采矿者来说,较低的出矿概率是较大的风险。假如我们能降低出块难度,那么这将有助于减少矿工建造大型矿池的动机。这一问题得到了由康奈尔大学 Rafael Pass和 Elaine Shi (FruitChains)创建的果链的较好解决[1]。基于水果链,我提出了一个适合这个共识的方案。这一块链中有两类块:主链块和水果块。预先指定整数的大小(例如 N=10

)。果肉是一个特殊的块,它被包含在主链块中。果子就像主链块一样包含了块和交易。果品在其区块头中包含水果的标识(与主链区块区分开)、前一个主链区块区块的哈希值、焚化处理协议、水果区块头的哈希值以及其他信息。果品的区块头所指的主链块和果品所含的主链块之间的间隔不应超过,块。果块大小不得超过主链块大小限制,1/N,主链区块包含区块头,不超过,N-2,果块和交易。在主链区块头中包含了前一个区块的哈希值,一次焚毁交易,以及主链区块头的哈希值等其他信息。设主链块的总块数难度系数为

包含了, M≤N-2

)。在主链块中对每一个水果的挖掘难度为, D/N不能包含不符合条件的水果。在主链区块挖掘难度(不包括水果)为 D (N-M)/N,在主链区块及其区块头所指和前几块所指的主链区块内的交易不得与自身交易发生冲突。但在同一被包含的不同水果中可能发生交易冲突,在同一被包含水果中的交易也可能与其区块头所指的主链区块之后或被包含的主链区块之前发生交易冲突。如有冲突发生,则按照打包顺序,先打包的交易视为有效交易,而无效交易则被忽略。矿山工人的奖赏和摧毁哈希币的规则可以按照前面章节的内容来进行。我把这一协商机制称为“带水果的工作量与资本量证明”(Proof of Work and Capital with Fruits),简称 PoWCF。在较长的时间内,储值货币受到严格的通缩,哈希币受到严格的严重通货膨胀。没有一种货币是理想的货币。一种自然的想法是,用两种货币进行对冲,以产生更理想的货币。在这两种货币的资产池中,我使用了流动性代币。使用者可按一定比例向资产池注入两种资产,以获得流动代币。通过简单计算可知,当其中一种资产的价格在短时间内翻倍时,其流动性代币的价格就翻了一番。很明显,流动性的代币可以很好的消除价格波动。这种价格相对稳定的流动代币叫亚稳定币。我注意到,一些区块链项目采用了挖矿算法来保护矿池。这样做的原因是,打包时必须使用私钥,这样矿池中的矿工就可以偷走区块奖励。这个计划很容易就会被打破。保证金模式是一种简单的方法:矿工必须事先向矿池质押一笔保证金,而且每个矿工都在不同的地点挖矿,如果矿工偷了这块奖励金块,保证金将被没收。事实上,小矿工连续出块的可能性很小,所以由于连续出块而造成的矿池损失几乎可以忽略。此外,矿工劳动合同实名制的实践可以解决这一问题。不管防矿池在技术上是否可行,防矿池这一概念本身是合理的吗?第一眼看去,矿池的防尘效果更佳,因此这是非常合理的。仔细想想,其实并非如此。伊塔·埃亚尔和埃明·Gü n Sirer发表了一篇令人震惊的论文[2],论述了大型采矿者是如何取得不正当的优势的。当算力极其分散时,做坏事的大矿工会吸引越来越多的小矿工挖矿于做坏事的链条,而不是做好事的链条。同样的道理也可以用政治作类比。一般来说,只有强大的人才能制衡强大的人。过于分散的一群弱者与强大的一群抗争,即使是以民主的形式,通常也是石破天惊。因此,现代成熟的西方国家通常采用联邦政府模式,而不是大一统的人民直接选举模式。事实上,抵抗矿池的思想和法家的弱者主张很有几分相似。过分集中就是灾难,过分分散就是更大的灾难。二害相轻。不保护好矿池,我想,更是不错的选择。因此,尽管我提倡抵御大型矿池,但我并不提倡抵御大型矿池。激励用户运行诸如 Monero的RPC-Pay等节点。2.小型块和二级网络,例如 Bitcoin三、压缩块,例如 Bullet Proofs,4.改进挖掘算法,降低 ASIC矿机生产的门槛;五、改善基础通讯协议。6.支持重量较轻的客户端,以增加节点数7. Nervos和 Ergo等存储空间税。8.社区化运作项目。将上述技术结合使用,可以实现更彻底的去中心化。这篇文章来自 gentledog社区合作。

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