论DMCH的价值基础、绿色环保和去中心化之路

我们在DARMA Cash匿名公链技术(四)一文中通过对门罗匿名技术的分析以及DMCH在密码学和匿名领域所作的工作阐述了DMCH项目匿名技术的底蕴。在这篇文章中我们重点阐述DMCH项目的共识机制,共识机制作为区块链技术的核心之一决定了区块链的安全性、可扩展性和去中心化程度等许多重要特性。DMCH项目在链高度120320正式从PoW切换为PoW+PPoS,根据官方公告,后期将切换为纯PPoS。不难发现DMCH共识机制的三大阶段(即PoW->PoW+PPoS->PPoS)与以太坊的三大阶段完全一致,那么这其中的原由是什么?通过这篇文章的分析,我们希望向社区成员解读DMCH共识机制背后的经济模型以及其预期达到的去中心化目标。本文最后将给出总结,时间紧的社区成员可以直接看结论。

老祖先简单像社区成员介绍下共识机制的基本情况,然后迅速切入讲解DMCH精妙的经济模型设定是如何影响其共识向绿色、去中心化发展的。

(一)共识机制概述

共识机制可以分为经典分布式共识机制和区块链共识机制。共识机制的研究从1975年计算机领域提出的“两军问题”开始。国外学者提出了研究在可能存在故障节点或恶意攻击的情况下,非故障节点如何对特定数据达成一致的“拜占庭将军问题”,该问题是共识机制研究的基础。

2008年,中本聪提出比特币,共识机制进入区块链共识时代。目前区块链共识可以分为两大类,一类是授权共识机制,需要完成身份认证后才能参与后续共识机制;另一类是以比特币为代表的非授权共识机制,即节点随时加入和退出,节点数量动态变化且不可预知,并通过特定算法完成出块者选举、区块生成和节点验证更新区块链等过程。以下是各类共识机制的分类:

授权共识机制是节点经过身份认证后, 通过分布式一致性算法完成区块的生成和维护。典型方案包括Hyperledger、DFINITY、PaLa等;

基于工作量证明的共识机制, 节点利用自身算力通过寻找哈希函数原像完成出块者选举。典型方案包括比特币、以太坊、GHOST 等。可能面临的安全问题包括日蚀攻击、双花攻击和自私挖矿等;

基于权益证明的共识机制, 在所有合法持币者中随机选取节点作为出块者。典型方案包括 PPCoin、Casper FFG、 DPoS等。可能面临的安全问题包括无利害关系问题、打磨攻击、长程攻击和权益窃取攻击等;

采用单一委员会的混合共识机制主要利用 PoW 或 PoS 选出部分节点作为共识委员会, 在委员会内部运行类似于 PBFT 的分布式一致性算法完成区块的生成。典型方案包括 PeerCensus、ByzCoin、Solida、hybrid consensus、Algorand等。可能面临的安全问题主要是恶意节点干扰委员会选举和重配置过程;

采用多委员会的混合共识将网络划分为多个片区, 每个片区运行并行的委员会对交易分别处理。典型方案包括 ELASTICO、Omniledger、RapidChain等。可能面临的安全问题主要是跨片交易的高效处理和敌手对重配置过程的偏置。

(二)DMCH共识机制三阶段

我们知道区块链目前最成功的共识机制还是PoW,也就是挖矿。以比特币为首的市值前10的公链,基本上使用的都是PoW共识机制。出现这种现象的情况一是共识的形成需要时间,当所有人都认为PoW是可靠的共识机制后,即使有更好的共识机制出现,也需要很长一段时间完成变更,老祖认为比较典型的类比是清朝留辫子到剪辫子的共识形成。二是PoW确实通过了加密方法和经济激励方法有效解决了拜占庭将军问题,也正因为如此,PoW公平、公正、去中心化的概念深入人心。随着比特币诞生至今10年过去了,我们不得不承认比特币的PoW机制在十年后的今天,或多或少出现了一些衍生问题,实际上关于共识机制的研究一直没有停下脚步,我们可以随处看到各种共识机制,比如“X”Proof of “Y”,这个X和Y真的是五花八门,有的甚至滑稽。

DMCH的共识机制主要经历三个阶段PoW,PoW+PPoS,PPoS,其演化思路与以太坊保持一致,本质上是基于PoW的改进以解决PoW运转十年来出现的问题。这个战略非常正确,目前的公链项目在技术上进行颠覆式创新是不切实际的,因此在已有的基础上进行改进是做好产品正确的姿势。

区块链共识主要通过安全性、交易吞吐量、可扩展性、交易确认时间、去中心化、资源占用六个方面来评价。由于DMCH是基于门罗项目的,因此其安全性、交易吞吐量、可扩展性、交易确认时间均继承了门罗的能力,此外在DARMA Cash匿名公链技术(三)、(四)的介绍中,我们知道DMCH通过BLOCK-DAG技术、引入最新加密技术等方法进一步提升了安全性(最新匿名技术、抗51%双花攻击)、吞吐量(TPS提升至70)、交易确认时间(2分钟)。


 


(三)DMCH共识机制PoW阶段使代币具有价值基础

老祖觉得有必要在这里把PoW与代币合法合规的问题进行阐述。PoW的经济激励是区块链的代币,经济学上价格是反应供需关系的,那么这个代币的价值应该是多少呢?这其实是一个值得深思的问题,老祖认为在公链项目的生态应用形成前,代币的基础价格应该根据PoW的代价来决定,PoW共识机制需要有计算硬件和电力的投入,因此可以粗略的用获得一个代币花了“多少电”来获得代币成本的基准线。举比特币的例子,如果全球挖一个比特币耗费的硬件和电力成本总计是8000美金的,我们不难得出矿工挖出一个比特币的付出的代价就是8000美金左右,这个成本也可以理解为比特币去中心化记账的成本。因此老祖认同一个观点,只要是通过PoW获得的代币,其本身是具有价值的,当然这个观点不一定正确,在德国、日本等一些承认加密币价值的国家和在禁止加密币的国家可能看法完全不一致。最近的民法典中对个人虚拟资产是进行保护的,那么数字货币的价值是否受到国内法律的保护我们还需要时间来验证。行业的发展需要时间,但是老祖认为,一个公链的代币如果是其技术支持者通过付出了硬件和电力的成本获得的,那么他本身因该是有一个成本价的,这与很多不法分子通过程序零成本创建虚假代币是有区别的。DMCH项目PoW阶段与比特币PoW并无差别,如果说比特币逐渐被大众接受和认可,那么DMCH也将具备同样的地位。


 


(四)DMCH共识机制PoW+PPoS阶段的创新

我们知道PoW共识机制发展至今在资源占用和去中心化这两个问题上存在一些缺陷,在这里我们以比特币为基准进行分析。


 


比特币PoW共识机制的缺陷

资源浪费严重。目前比特币挖矿需要投入专业的挖矿设备(ASIC)以及消耗大量的电力,全球比特币一年挖矿消耗的电量相当于一个中小型国家全年的耗电量,且消耗这些电能的专业设备仅仅在做简单的记账工作。用一个国家的全年用电量和相应的算力去产出价格浮动剧烈的比特币,无论从什么角度来说都是一种巨大的资源浪费。

逐渐中心化。中本聪在创立比特币的时候说过一句话“one cpu one vote”,意思就是一人一票,然而这个美好的愿望随着人们的逐利驱动已经渐行渐远。通过下图,我们可以观察到比特币全球算力已经出现几个大矿池逐渐垄断的情况,这种中心化趋势一定会越来越严重。

论DMCH的价值基础、绿色环保和去中心化之路

PoW+PPoS更绿色环保更去中心化

 DMCH的PoW+PPoS是指矿工挖出的块需要经过PoS节点签名验证后才被认为是有效的块,这个块的DMCH奖励5%给PoW矿工,95%给PoS节点和代币持币人。其中PPoS这个名词是DMCH项目的创新点,意思是分布式PoS节点,简单来说就是不同于EOS超级节点导致中心化投票的弊端,DMCH每一个节点都是平等的,在机制上更加去中心化。

绿色环保。当一个块的DMCH奖励只有5%分给矿工的时候,这就意味着激励机制不鼓励PoW挖矿,这将大大减少比特币的趋利机制所导致的大规模计算资源和电力的投入,并进一步转化为鼓励支持者持币质押生息,与DMCH项目共同成长,这在本质上减少了计算和电能的浪费,是真正意义上的绿色环保机制。

去中心化。不难理解,当一个块95%的奖励给与PPoS节点和持币质押用户的时候,人么一定会因为这个激励机制改变他们的行为。我们这里做个类比,比特币的PoW激励机制形成的局面是“矿池+矿机”的生态,而DMCH的PoW+PPos激励机制形成的局面是“PPoS节点+持币质押”的生态,事实上矿池转变成了PPoS节点,而矿机转变成了持币质押。这种形态上一致的生态能否解决去中心化问题呢?答案是大概率形成去中心化。首先是易用性,PoW矿池和矿机需要一定的IT技术能力才能正常运转,但是PPoS节点却只要下载软件就能运行,其操作复杂度就好比解大学高等数学题和解小学初等代数题。其次是PPoS节点建设激励制度,所有的PPoS节点除了在出块的时候抽取费用(类似于矿池手续费),还有集体权重奖励,也就是说PPoS节点运营者除了手续费的收益还有维护节点的奖励,这就意味着会有很多人愿意去架设节点,而架设节点就是完成去中心化的过程。最后,DMCH项目还能根据去中心化的程度对激励制度进行调整,其目的是进一步快速推进去中心化网络的建设,这样的激励设定在逻辑上确实非常精妙。
 
DMCH PPoS分散性背后的真正技术

为了更好的说明DMCH PoW+PPoS共识机制实现去中心化背后的逻辑关系,我们通过下表做进一步的说明:


论DMCH的价值基础、绿色环保和去中心化之路

马斯克的星链计划与DMCH PPoS的小世界网络

在这里不得不把马斯克的星链计划和DMCH的PPoS小世界网络做个对比。马斯克的星链计划是向太空发送1.2万颗卫星组成星链网络,如果这个项目可以完成,则可在全球提供可与光纤网络相媲美的宽带速度,也就是说,再也不会出现没网和网速慢的情况了。而DMCH的PPoS节点依靠其经济激励机制也极有可能形成全球分布式网络(见下图),当DMCH的PPoS节点足够多的时候,一个去中心化的分布式小世界网络就形成了,这将实现意两个客户端之间的最短路径都只有2-3跳,为DMCH的去中心化应用生态提供最完善的区块链基础设施。


论DMCH的价值基础、绿色环保和去中心化之路

(五)总结

本文通过DMCH在共识机制所做的工作进行了分析,主要观点如下:

DMCH的共识机制在PoW阶段,通过“算力设备”+“电力”投入使得代币有了基础成本,为代币的价值提供了依据。

DMCH的共识机制是比特币PoW共识机制的改进,把比特币“矿池+矿机”的生态映射为“PPoS节点+持币质押”,改善了比特币PoW出现的中心化、资源占用的缺点。

DMCH的共识机制之所以可以切换成5%PoW+95%PPoS,是因为DMCH的BLOCK-DAG技术,DMCH网络只有当恶意算力达到95.8%的时候才可以进行算力攻击,因此才能实现5%PoW的调整。

DMCH PoW+PPoS机制的经济模型设计,通过鼓励社区建立PPoS节点,在解决去中心化的同时,能够进一步快速形成去中心化分布式区块链小世界网络,使得客户端之间的最短路径都只有2-3跳,为DMCH的去中心化应用生态提供最完善的区块链基础设施。

关键词: DMCH  Darma Cash  

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