第三节 比特股—DPoS

股份授权证明机制（DPoS）是一种新的保障加密货币网络安全的算法。它在尝试解决比特币采用的传统工作量证明机制（PoW）以及股权证明机制（PoS）的问题的同时，还能通过实施科技式的民主以抵消中心化所带来的负面效应。

一、背景介绍

通过引入“受托人”这个角色，DPoS可以降低中心化所带来的负面影响。一共有101位受托人通过所有参与者经由每次交易投票产生，他们的工作是签署（生产）区块。通过去中心化的投票过程，DPoS能让网络比别的系统更加民主。与其让我们完成在网络上信任所有人这个不可能完成的任务，不如让DPoS通过技术保护措施来确保那些代表网络来签署区块的人们（受托人）能够正确地工作。除此之外，在每个区块被签署之前，必须先验证前一个区块已经被受信任节点所签署。像DPoS这样的设计，实际上缩减了必须要等待相当数量的未授信节点进行验证后才能够确认交易的时间成本。

减少关于确认的需求将会让交易速度直线上升。签署区块的任务将会托付给由网络选出的可信之人。在这样的设计中，我们不用再设置人为的障碍来减缓区块签署的过程。相较于传统的PoW和PoS系统，DPoS能够在单一区块内容纳更多笔交易。这会将加密货币技术带到一个新的层次，使其能够与中心化的结算系统相媲美，例如目前被广泛使用的电子支付体系的巨鳄——Visa和万事达卡。

在DPoS系统中，中心化现象仍然存在，但它是受约束的。区别于其他保障加密货币安全的算法，DPoS体系里每个客户端都能够决定谁能够被信任，而不用必须信任拥有最多资源的人。这使得DPoS网络能够获取中心化的一些主要优点，同时又在一定程度上维持了去中心化的本质。系统会通过公平选举的方式进行强化，并让每个人都有机会成为代表大多数用户的受托人。

二、DPoS背后的基本原理

给持股人一把可以开启他们所持股份对应的表决权的钥匙，而不是给他们一把能挖矿的铲子。

最大化持股人的赢利能力。

最小化维护网络安全的费用。

最大化网络的效能。

最小化运行网络的成本（带宽、CPU等）。

（一）持股人掌控大局

DPoS的基本特点就是持股人永远掌控大局，这样一来系统便是去中心化的。虽然投票的方式不够完美，但当涉及某事物（如公司）的共同经营权时，这便是唯一可行的办法。幸运的是，如果你不喜欢公司的经营者，你可以抛售股份，而市场的反馈将促使持股人比一般群众更理性地进行投票。这样一来每一位持股人都能够选出某人，让他来代替持股人进行区块的签署（你也可以称他为受托人）。任何能够获得超过1%选票的人都可以成为受托人。这些受托人便组成了“董事会”，并轮流签署区块。如果其中一位“董事”错过了签署该轮区块的机会，客户端会自动将他的选票移走，因此错过签署区块的“董事们”将会被移出董事会，改由其他人加入。“董事会”成员会收到一些酬劳，以此作为他们进行竞选、担负风险、保证上线时间的报酬。而他们也必须缴纳一小笔保证金，其金额相当于生产一个区块的收入的100倍。要能够达成赢利，一位“董事”（受托人）必须保证持续在线。

（二）将合并挖矿视为工作量授权证明机制（DPoW）

这个体系和比特币有何不同？对比特币来说，用户必须选择一个矿池，而每个矿池一般来说都会拥有10%或更多的算力。这些矿池的运营者们就像是所有选择这些矿池的客户端的代表。比特币网络认为用户会切换矿池以避免让算力过度集中，但总体来说依然有五个主要矿池实际上控制了网络，而如果其中一个矿池缺乏抵抗攻击的能力，那么可以预见用户会实施手动干预。矿池受攻击，导致某矿池下线，对整个网络的出块速度影响并不大。于是，矿池的选择变成了一种“政治性”的重大事务。

（三）比特股的DPoS vs比特币的PoW（见图2.13、图2.14）

图2.13

图2.14

（四）不随机从所有用户中选取受托人的原因

他们不在线的概率相当高。

作恶者将能够通过获取更多股份来控制网络，而且不用通过节点审查。

在没有任何挖矿行为的情况下，要以去中心化的方式生成随机数是不可能的，因此攻击者可能可以控制随机数的生成。

三、可扩展性

假设每笔交易的成本固定，并且交易的手续费也是固定的，那么只能是有限度地去中心化。而假设交易成本和交易手续费完全相等，这样的网络会是完全中心化的且只能够负担一位验证交易的人员的费用。假设交易手续费是交易成本的100倍，那么网络便可以负担100位验证人员的费用，如图2.15所示。

图2.15

在类似NXT及Peercoin的体系中，如果要让每个人都可以担任验证员角色并赚一大笔钱的话，就必须设置非常高的交易手续费。这就意味着持有NXT和Peercoin股份少于1%的人无法经由验证交易获利，除非他们的手续费比我们的DPoS区块链更高。而如果其他区块链认为只有100位受托人太过于中心化，并开始宣传他们有1000位验证员，那么他们的手续费必须是DPoS的10倍。如