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關于pos機的17個知識點
1. 區塊鏈
區塊鏈主要解決的交易的信任和安全問題，因此它針對這個問題提出了四個技術創新：
是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法，智能合約等計算機技術的新型應用模式。所謂共識機制是區塊鏈系統中實現不同節點之間建立信任、獲取權益的數學算法。
區塊鏈的由來：
2008年10月31日，中本聰發布白皮書-比特幣
2009年1月3日，公開源代碼
2011年4月23日，中本聰離開人們視線
區塊鏈的進化方式是：
區塊鏈1.0——數字貨幣
區塊鏈2.0——數字資產與智能合約
區塊鏈3.0——區塊鏈正式鏈接移動終端
狹義來講，區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。
廣義來講，區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算方式。
2. 共識機制
是通過特殊節點的投票，在很短的時間內完成對交易的驗證和確認；對一筆交易，如果利益不相干的若干個節點能夠達成共識，我們就可以認為全網對此也能夠達成共識。
現今區塊鏈的共識機制可分為四大類：工作量證明機制、權益證明機制、股份授權證明機制和拜占庭容錯。
3. POW：Proof of Work，工作證明。
比特幣在Block的生成過程中使用了POW機制，一個符合要求的Block Hash由N個前導零構成，零的個數取決于網絡的難度值。要得到合理的Block Hash需要經過大量嘗試計算，計算時間取決于機器的哈希運算速度。當某個節點提供出一個合理的Block Hash值，說明該節點確實經過了大量的嘗試計算，當然，并不能得出計算次數的絕對值，因為尋找合理hash是一個概率事件。當節點擁有占全網n%的算力時，該節點即有n/100的概率找到Block Hash。
4. POS：Proof of Stake，股權證明
POS：也稱股權證明，類似于財產儲存在銀行，這種模式會根據你持有數字貨幣的量和時間，分配給你相應的利息。
簡單來說，就是一個根據你持有貨幣的量和時間，給你發利息的一個制度，在股權證明POS模式下，有一個名詞叫幣齡，每個幣每天產生1幣齡，比如你持有100個幣，總共持有了30天，那么，此時你的幣齡就為3000，這個時候，如果你發現了一個POS區塊，你的幣齡就會被清空為0。你每被清空365幣齡，你將會從區塊中獲得0.05個幣的利息(假定利息可理解為年利率5%)，那么在這個案例中，利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41個幣，這下就很有意思了，持幣有利息。
5. 股份授權證明機制（DPOS）
DPOS：Delegated Proof of Stake，委任權益證明，中文也叫權益授權證明（股份授權證明）。是一種新的保障加密貨幣網絡安全的共識算法。
DPOS背后的基本原理
給持股人一把可以開啟他們所持股份對應的表決權的鑰匙，而不是給他們一把能挖礦的鏟子。
最大化持股人的盈利。
最小化維護網絡安全的費用。
最大化網絡的效能。
最小化運行網絡的成本 (帶寬、CPU等)
6. 分片技術（Sharding）
而該問題的解決思路則在于分片。分片（Sharding）最早最通用的場景來源于分布式數據庫，其前身叫做分區（Partitioning）。在引入DHT（分布式哈希表，一種一致性散列算法）后，每一個基本散列單位可以稱作分片。而在區塊鏈的世界中，基本上分片與分區概念類似，也就是在構建多個獨立的區塊鏈基礎上，使用某種機制將多個區塊鏈之間的通訊打通，從而做到不同鏈之間的節點間相互通訊，從而提升整體全網整體吞吐量。
但是，不論任何形式的共識算法，其整個集群總體吞吐量依然受限于參與共識節點之間的網絡帶寬。例如，在一個典型公有網環境中，兩臺通用設備之間的上下行帶寬往往最多達到5-10MB/s（百兆帶寬），假設每條記錄為100字節，則兩節點參與共識的最小網絡，其吞吐量受到物理限制不超過10MB/100/2=5萬/s（由于需要發送賬本與實時交易數據，所以需要兩倍數據傳輸）。當參與共識的節點數量增加時，假設平均每個賬本通過P2P協議與10個賬本相連，則吞吐量基本不超過5千/s。
每秒數千筆的全網交易吞吐量對于私鏈甚至聯盟鏈可能都是足夠的，但是對于一個典型的公鏈來說則遠遠無法滿足需求。因此，對基本任何公鏈項目來說，采用單鏈DPoS架構都是無法滿足未來業務擴展需求的。
正如同一個設計良好的數據庫分區機制必須確保分區間通訊盡可能減小一樣，區塊鏈分片機制也必須確保從業務邏輯上盡可能減少分片與分片之間的通訊需求。
而當跨鏈間業務真正發生時，也必須存在一種可靠可信的機制，確保跨鏈通訊的交易能夠保證其原子性與一致性。
分片間原子操作從MPP數據庫時代起，分區間原子操作就是所有技術團隊力爭解決的問題。從傳統的二段提交與三段提交，到新型的Spanner架構，所有的分布式數據庫都在苦苦嘗試解決分區之間的原子操作問題。
為什么分區間原子操作極難解決？在MPP數據庫體系中，每個分區之間邏輯上完全獨立，分區間各自的度量指標完全不同，從時間戳到鎖機制完全互相獨立，使得來自不同分區的進程在執行原子操作時無法擁有統一的參照物。
因此，解決分區間原子操作的唯一策略便是指定一種參照物，使得多個節點可以統一進行協調。
例如，二段提交與三段提交的機制便是引入了協調者。這種機制在數據庫領域統稱XA，其原理即通過協調者發起原子操作后，由協調者判斷跨越多個分區的事務應當最終成功提交，或者中途回退。其具體機制讀者可以參見相關文章。
而Google的Spanner架構則需要通過特殊硬件（原子鐘）來統一并協調各個節點間時間戳，結合提交操作所記錄的全局時間戳來判斷各個分區內記錄的提交回滾狀態
7. 跨鏈技術
在區塊鏈所面臨的諸多問題中，區塊鏈之間互通性極大程度的限制了區塊鏈的應用空間。不論對于公有鏈還是私有鏈來看，跨鏈技術就是實現價值互聯網的關鍵，它是把區塊鏈從分散的孤島中拯救出來的良藥，是區塊鏈向外拓展和連接的橋梁。
目前主流的跨鏈技術包括：
1、公證人機制（Notary schemes）；
2、側鏈/中繼（Sidechains/relays）；
3、哈希鎖定（Hash-locking）；
4、分布式私鑰控制（Distributed private key control）
側鏈技術：BTC Relay
側鏈是以錨定某種原鏈上的代幣為基礎的新型區塊鏈，正如美金錨定到黃金。側鏈是連接各種鏈，其它區塊鏈則可以獨立存在。但是，現在側鏈很難做到在其上建立跨鏈智能合約，所以很難實現各種金融功能，這正是現有區塊鏈在股票、債券、衍生品等領域尚未取得進展的原因。
BTC Relay是在以太坊基金會支持之下誕生并成長起來的，它被認為是區塊鏈上的第一個側鏈。BTC Relay把以太坊網絡與比特幣網絡通過使用以太坊的智能合約連接起來，可以使用戶在以太坊上驗證比特幣交易。它通過以太坊智能合約創建一種小型版本的比特幣區塊鏈，但智能合約需要獲取比特幣網絡數據，這還比較難實現去中心化。BTC Relay進行了跨區塊鏈通信的有意義的嘗試，打開了不同區塊鏈交流的通道。
8. 抗量子技術
21世紀是信息的時代，除了電子信息科學技術繼續高速發展之外，量子和生物等新型信息科學正在建立和發展。量子信息科學的研究和發展催生了量子計算機、量子通信和量子密碼的出現。
由于量子信息的奇妙特性，使得量子計算具有天然的并行性。例如，當量子計算機對一個n量子比特的數據進行處理時，量子計算機實際上是同時對2n個數據狀態進行了處理。正是這種并行性使得原來在電子計算機環境下的一些困難問題，在量子計算機環境下卻成為容易計算的。量子計算機的這種超強計算能力，使得基于計算復雜性的現有公鑰密碼的安全受到挑戰。
量子計算機能夠有效攻擊許多現有密碼，但并不能有效攻擊所有的現有密碼。基于量子計算機不擅長計算的那些問題構造密碼，就可以抵抗量子計算的攻擊。我們稱能夠抵抗量子計算機攻擊的密碼為抗量子計算密碼。
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