Burst — 3部分:容量证明,绿色的替代方案?

在工作量证明(PoW)能耗巨大、股权证明(PoS)偏向集中化的情况下,容量证明(PoC)会是区块链公式算法的至尊法宝吗?

 

照片:Thomas Kvistholt

证明方法(Proof-of-What?

在阅读比特币或其他区块链相关技术时,我们经常会看到 工作量证明股权证明 这两个词。对于比特币而言,工作量证明是它天文数字般巨大能耗的原因之一。这些“证明”算法被加密货币网络在挖矿过程中使用,就各自区块链的现状达成共识。简单来说,挖矿是指一组非关联的分布式交易处理器对网络中所发生的交易进行验证的过程。在进入Burst、容量证明算法的含义及其重要性等话题之前,我将先说说其他这些“证明”算法的含义,以及它们是如何形成的。

工作量证明

使用者:比特币(Bitcoin)、莱特币(Litecoin)和其他所有类似的

工作量证明

工作量证明(PoW)首次得到重视是在2008年的比特币白皮书里,其美妙之处在于它是第一个允许在没有中央信任的分布式缔约方之间达成共识的机制。尽管如今我们有了数种方法来解决这个问题,但那时,对于这个基本问题却没有任何行之有效的方案。

术语

哈希(Hash):Hash一种单指向的加密函数。哈希算法应该能够获取任意数量的数据并返回一个固定长度的字符串,该字符串对于此特定输入应是完全唯一的。

随机数(Nonce):Nonce是只能使用一次的任意数字。

矿工/挖矿者(Miner):加密货币网络中的独立交易处理者,目的是验证交易。有时也称作完整节点或节点。

总的来说,PoW在比特币和许多加密货币中的运作方式如下:

  1. 设定集体难度等级。通常是指生成的“产品”或“答案”所必须具有的一些特性(例如:结果哈希值必须以连续3个0开始)
  2. 每个矿工(或节点)开始为答案生成猜测。他们通过从当前未确认交易、前一区块哈希和所选随机数生成新的哈希,来测试猜测。
  3. 如果矿工最终生成的哈希满足步骤1,它会将其答案传播给网络的其余部分进行验证。如果答案被验证有效,那么生成此答案的矿工就赢得了开采该区块的权利。

能耗问题之所以让人担忧,是因为矿工的每一次“猜测”都需要电脑提供少量能量。目前,整个比特币网络的哈希率约为每秒17,000,000兆哈希,即全网每秒要进行17,000,000,000,000,000,000次猜测。进行这种计算所需的能源几乎与匈牙利整个国家的消耗大致相当。

股权证明

使用者:Dash, NEO, Lisk

股权证明

股权证明最早于2012年引进点点币(Peercoin)时出现在大众视野,被视作解决PoW货币中固有浪费的方法。尽管是通过不同的途径,PoS也解决了分布式共识的问题。

一般来说,PoS通过使用随机化算法,根据挖掘节点的公共属性(比如年龄或此节点所拥有的本地货币数量)来进行选择。这使得挖矿过程至少在计算上比PoW算法便宜得多。请记住,这只是关于PoS的一个非常简短的概述,感兴趣的读者会发现这个主题比我在这里提供的更加深入和复杂。

虽然人们认为PoS系统比PoW“更环保”,但也要考虑到它的一些缺点。其中最重要的一点是,如果对富裕节点或早期节点给予过多权重,这种网络很快就会变得分布不公。

容量证明

使用者:Burst(以及不久之后的比特矿石

容量证明

容量证明,也被称作空间证明,于2013年在空间证明白皮书中首次提出。

PoC与PoW差别不大,除了有一点很不同:在PoC中,工作是在一个叫作“测绘”的过程中提前完成,然后再用此过程的结果验证每个区块,而不是花费巨大精力去验证每个区块。

基本思想也就是说,在PoC中,“工作”只在测绘期间完成一次,而不是每一个新区块都要进行,使得PoC比PoW系统大大地节约了能源。矿工最终完成的“工作”量取决于他们能够投入测绘过程的可用磁盘空间。

运行原理

如果你不想知道如何在BurstPoC系统中进行测绘和挖矿的细节,可以跳到下一节。

测绘是生成plot文档的过程,这些文档储存了大量预先计算过的哈希。每个plot文档包含多个8192哈希组中的一个,这些组被称为随机数(Nonce)。Nonce的大小正好是256kib(哈希为8192×32字节)。另外,一个nonce又被分为4096对哈希,每对是一个scoop。Nonce也可通过其索引号来识别,范围是从0到2^64。

测绘过程需要输入矿工的Burst地址,确保plot文档只能由一个矿工使用。

关于如何生成plot文件这一更低级别的内容,您可以点击这里阅读。

一旦生成了plot文件,就可以进入实际的挖矿过程了。矿工首先从钱包中获取当前区块的相关信息,包括来自前一区块的一个32字节哈希,叫做“生成签名”,还包括区块高度(当前区块的索引)以及基于最后24个区块计算出的“基础目标,被认为是区块的“难度等级”。

有了这些信息,矿工就可得到一个新的“生成哈希”,用来确定在nonce中验证哪个scoop。在用基础目标划分哈希前,矿工对于适用的scoop会用新的生成签名来运行附加哈希,这会得到一个返回的“期限”。期限代表着上一个区块被挖掘之后、下一区块被允许挖掘之前的秒数。拥有最小期限的矿工则赢得了挖掘(也称作锻造)下一区块的权利。

关于整个过程更加详细的说明,请参阅此文章

The miner who forges the next block wins the “block reward” which at the time of writing is around 1200 Burst.

锻造下一区块的矿工会得到“区块奖励”,在撰写本文时大约是1200Burst。

PoC的演进

最近的Burst Dymaxion白皮书提到了Burst PoC2和PoC3。PoC2开发作为Dymaxion努力的一部分正在进行中。PoC2的主要变化将会体现在plot文档的格式上,以便提供SpaceMint白皮书中概述的针对“时间-内存折中”的保护措施。白皮书的作者提出,多做一点工作也许能让一名矿工在占用更少空间的情况下与其他矿工形成优势。

Burst PoC3被认为是一种后Dymaxion改变。它仍在PoC2的基础上构建,但能够储存两用数据(即Burst plot数据和非plot数据)。

PoC为何重要?

  • 容量证明是高效的

与使用ASIC来挖矿的PoW矿工相比,PoC非常高效。Burst交易所耗费的能量平均是比特币交易的1/500

  • 容量证明是廉价的

PoW挖矿需要昂贵、专用的ASIC钻机或GPU,与此相比,您只需通过额外的笔记本电脑和外置HDD便能进行Burst挖矿。

  • 容量证明是分布式的

由于多余的储存空间很常见,硬件便宜,竞争也不那么激烈,更多的人可以参与到PoC挖矿中,这意味着网络是更加分散的。

第一部分——何为Burstcoin

第二部分——MacOS系统钱包设置教程

第三部分——能力证明

第四部分——网络分析

第五部分——如何购买Burst

第六部分——通俗解释Burst Dymaxion

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