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抹茶研究院:什么是POC? | 号精选

PoC共识机制的核心,是所有矿工通过寻找一个随机的哈希数来打包区块。

抹茶研究院:什么是POC? | 号精选

摘要

本文围绕PoC共识的起源、技术原理、与其它共识的异同、代表项目以及未来发展等五个维度,对PoC共识的来龙去脉进行了详尽的剖析,对PoC生态进行了全面地介绍。这篇文章的写作目的主要有两个:① 帮助对PoC共识一无所知的人快速了解PoC生态的关键内容。② 对PoC有一定了解得人也能通过阅读本文,加深对PoC生态的认识的同时,触发更多的思考。为此,我们尽量在写作时站在小白的角度,在篇幅适中的前提下,使用简单的语言将所有相关概念阐述清楚,并对很多术语和关键词,进行详尽的解释。让读者在短时间内,对PoC生态的全貌有丰富的了解,并且照顾到绝大多数人的需求,让他们觉得,了解PoC生态,读完本篇文章就够了。

一、PoC简史

PoC(Proof Of Capacity)这个共识机制最早于2014年被提出,它最初是被应用于一个叫做Burst的项目上,PoC共识机制的核心,是所有矿工通过寻找一个随机的哈希数来打包区块。简单来说,就是这个共识机制首先会通过某种既定的算法产生数量众多的伪随机数,并把它们全部存入硬盘,在竞争打包区块的时候,只需要通过读盘找匹配的随机哈希数就可以打包区块。在最初的几年里,它并没有引起区块链行业的广泛关注,PoW依然是绝大多数区块链项目所采纳的共识机制,PoC开始逐渐受到关注,还是因为2017年POW全网算力的持续上升引发了对能源损耗的担忧以及IPFS的激励层——明星项目Filecoin点燃了硬盘挖矿的第一把火,从此硬盘挖矿被视为解决该问题的有效方案,开始得到广泛的关注。但由于Filecoin提出的复制证明和时空证明太难设计,Filecoin的上线总是一再推迟,很多人因而失去耐心,开始把注意力集中到更简单的硬盘挖矿——PoC上面。

PoC真正走向广大区块链行业从业者的视野,是在2018年下半年BHD项目的正式上线。BHD采用PoC 共识机制,随着它价格的走高、BHD 算力的迅速增长以及很多币圈大咖们的狂热追捧,沉寂已久的 PoC 共识打着以“人人挖矿”“节能环保”的旗号重新被大众所认识,而这次PoC引起的关注度却远远超过了上次,它不甘再是默默无闻配角,而要挑战PoW的霸主地位。

二、PoW vs PoC vs PoRep & PoST

PoW,又名“工作量证明”,是区块链技术诞生以来第一个共识机制,最先由比特币(BTC)的发明人中本聪提出,并在比特币中应用。PoW属于按劳分配,获得记账权的成功率完全取决于算力的大小,该系统中所有的矿工被要求一起进行数学运算,最先算出的符合要求的数值的矿工才能获得区块奖励,采用该机制的代表有:BTC、ETH等。

PoC的原理第一部分已经介绍过,与PoW通过计算的方式得到随机哈希数不同,它是通过在硬盘中寻找随机哈希数的方式进行挖矿,在目前,这种方式和PoW相比门槛更低,消耗能源更少。采用该机制的代表有Burst、BHD以及VOL。

PoRep & PoST,即“复制证明”和“存储证明”,其原理比Pow和PoC都要复杂,它最早因Filecoin的横空出世而被大家知晓。在Filecoin网络中,存储矿工需要证明自己确实在给定时间内按要求存储了用户的数据,“复制证明”与“时空证明”被用来证明这个行为的发生。其中“复制证明”就是要求存储矿工向验证人证明自己已经把相应的数据存到了特定的设备上。而“时空证明”,就是让存储矿工证明自己在相应的时间内存储了用户指定的数据。通过这两个证明建立起来的共识机制,可以将原本共识过程中产生的无谓损失完全转化为生产力,但由于这两个机制设计起来过于复杂,短时间来看难以落地。Filecoin从2017年推出至今,主网上线时间也一直被迫延迟,PoRep & PoST的代表项目为Filecoin。

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三、基于PoC的区块链项目

1️⃣ Burst

Burst又称爆裂币,是第一个使用POC共识机制的项目,主要卖点是节能和硬盘挖矿。该项目将自己定位为高速金融支付平台,成立时间为2014年8月,属于比较早期的区块链项目,但由于团队运营能力的缺乏,Burst推出后知名度一直比较低,在2017年区块链这个概念大火以前,项目一直进行缓慢。在2017年年底,Burst项目方对该项目进行了一些改进,加入了有向无环图(DAG)、零知识证明(Zero-knowledge Proofs)、闪电网络(Lightning Network)等新技术,在低能耗的同时,实现高扩展性和匿名化。

Burst最大供应量为21.6亿,出块时间为4分钟。该项目主要还是由于它首次使用了PoC共识而被人了解,在投资领域,大家对它的关注度并不多。而就挖矿而言,Burst如今已挖出20.1亿,开采量超过93%,奖励的红利期已经过去。总的来说,Burst作为第一个POC项目,对整个POC领域还是意义重大。

2️⃣ BHD

通过BHD的白皮书,我们可以了解到该项目的诞生也是为了解决比特币网络算力集中化和电力能源被大量消耗的问题,BHD的出现,既继承了BTC的很多广为人知特点,比如供应总量,减半周期等,又吸收了前辈Burst提出的PoC容量证明机制,同时在此基础上对Burst的经济模型、发展战略进行了充分的改进,最初BHD采用容量挖矿和动态合作挖矿的经济模式,获得了很多矿工的支持,全网算力良性增长,最终成为了2019年度最引人注目的区块链项目之一,带火了对PoC共识机制,许多资本和项目方开始对PoC产生了浓厚的兴趣。

BHD是基于 Conditioned Proof Of Capacity 的新型加密货币,其主要创新点是采用新型的条件化容量证明共识机制,使用硬盘作为共识的参与者,让人人都能开采加密货币。硬盘挖矿使得BHD更趋向去中心化,通过以数学算法和分布式开采由此产生信用和价值。

供应总量

2100万枚

开发团队

10%:210万枚。方式:预挖

推广团队

5%:105万枚。方式:随挖矿的每个块产出

矿工

85%:1785万枚。方式:挖矿

出块时间

3分钟

初始块大小

15BHD / Block , 2MB区块大小

减半周期

4年,首次减半时间约为568288区块高度

初始TPS

70笔交易/秒

条件化容量证明

每T持有3个BHD作为条件。条件需求随全网算力增高而同步降低,说明:1T硬盘是根据爆块率对全网占比进行评估,不是绝对值。

(初始 初始BHD分发及挖矿共识算法 )

BHD主网目前经历了两次重大的共识升级,每一次的共识规则升级都是为了促进生态的良性发展。

2019年5月13日, BHD网络进行第一次共识规则升级,在168300高度启用动态条件容量证明和区块签名共识。

详细规则如下:

1.在168300高度启用动态条件容量证明共识,从168300高度到172332高度会平滑的将之前共识高度的算力降低到正常值,相当于条件容量证明系数从3.75BHD/TB降低到3.00BHD/TB;

2.从172333高度开始按照前一周平均算力与1250PB倍数的对数平滑继续降低条件容量证明系数。

2019年7月29日,BHD网络进行第二共识规则升级,从区块高度197568开始规则升级,实行巨块奖励挖矿

升级规则如下:

第一、从区块高度197568开始,出块时间由5分钟降低至3分钟,每个区块产出由25BHD降低至15BHD,单位时间的出块奖励不变,目的在于提高TPS及转账速度。减半时间大约为4年,首次减半区块高度为568288,之后每隔700000个区块减半一次,供应总量仍为21,000,000枚。

第二、不满足条件容量挖矿收益为全额的30%收益保持不变,剩余的70%中,43%直接累计到下一个满足条件出块地址,剩余27%分配到BHD发展基金,此后每33600个区块(约10周),BHD发展基金收益降低2%,并将降低部分累积给到下一个满足条件挖矿的区块,直至首次减半时,BHD基金会收益降低至5%且不再降低,不满足条件容量挖矿出块的65%收益累积给下一个满足条件挖矿的区块。

供应总量

2100万枚

开发团队

10%:210万枚。方式:预挖

推广团队

5%:105万枚。方式:随挖矿的每个块产出

矿工

85%:1785万枚。方式:挖矿

出块时间

3分钟

初始块大小

15BHD / Block , 2MB区块大小

减半周期

4年,首次减半时间约为568288区块高度

初始TPS

70笔交易/秒

条件化容量证明

每T持有3个BHD作为条件。条件需求随全网算力增高而同步降低,说明:1T硬盘是根据爆块率对全网占比进行评估,不是绝对值。

( 升级后的BHD分发及挖矿共识算法)

BHD采用的CPOC条件挖矿的发行方式会让矿工、矿池和基金会等参与方产生正向商业博弈,使整个系统始终会有一个较为主力的临时商业既得利者(这个既得利益者会随着时间和价格挖矿难度等变量条件而变化)去无形推动整个生态。

开发团队希望通过设计这种合作挖矿经济模型的方式,把矿工和持币者变成生态利益共同体的一部分,实现去中心化和节约能源的目标!

3️⃣ VOL

VOL的项目方主要由前波场、Lambda的核心开发团队组成,从白皮书中看,VOL号称是基于与Filecoin同名的时空证明(PoST)共识,实际上,从技术原理上看还是基于PoC。总共发行100亿,预挖3%进行IEO,剩下的97%参与正常挖矿,每个区块的区块会产生4000VOL的挖矿奖励,这些奖励将被分为两个部分:① 247.5 VOL被用于涡轮生态:用于激励核心代码升级贡献者、矿池服务提供商、矿机厂商、推广团队。② 3752.5 VOL被用于奖励矿工。总的来说,一共6亿VOL被用于生态建设,91亿VOL被用于激励矿工。

VOL将完全依靠社区来驱动项目,最大特点是节能环保、抵抗ASIC和更公平的分配模型。也采用了和BHD相似的抵押挖矿加成的模式,减少因矿工砸盘对价格的影响。由于目前VOL主网还没有上线,目前还处于概念阶段,属于ERC20代币,上线后可能会发生一些变化,抹茶研究院对之后可能发生的情况无法做出保证。

四、PoC共识的未来展望

PoC共识出现的初衷,是为了对PoW共识机制进行改进,从而杜绝PoW挖矿造成的资源浪费以及污染环境等问题,通过减少挖矿消耗的无谓损失,也可以让矿工从挖矿中赚取更多的利润。然而在一开始的发展中,PoC也并非完美无缺的共识机制,随着大众对PoC共识的熟悉,越来越多的人意识到仅仅靠简单粗暴的PoC也不能从根本上解决PoW共识面临的所有难题,并纷纷在此基础上进行了花样繁多的创新,PoC共识机制也陆续经历了各种各样的改进,比如将PoC共识和DPoS共识相结合的Galaxy Network,以及将PoC共识与抵押挖矿相结合的BHD,这些后出现的项目都试图通过对PoC的改进更好地实现去中心化和减少无谓损失,并且或多或少离目标更近了一步,然而仍然存在进步的空间,比如:① 经济模型和激励机制尚有欠缺。② 本质上并没有比PoW更加去中心化,参与挖矿的主要成员仍然是机构或者矿场。③ 在挖矿过程中,虽然大幅度节省了矿工的挖矿成本,可共识依然建立在无谓损失上。并没有彻底将能源损失转化为生产力。综上所述,未来可能发生的变化仍然非常值得期待,相信只要给PoC一定的时间,PoC生态将朝着更多样化的方向发展。未来的PoC共识将主要在三大方面取得突破:① 更加完善的激励机制和经济模型 ② 更加去中心化、更平等、人人都可参与的挖矿方式。③ 彻底将无谓损失转变成生产力。PoC的生态也会更加丰富,并且在数字资产、数据确权、区块链金融、社会治理、收付款等领域发挥重要价值。

五、总结

本文从PoC共识机制的历史和原理谈起,详细介绍了PoC生态,还比较了PoW、PoC以及PoRep & PoST的异同,并且从几个具有代表性的内容入手,帮助普通读者更全面地了解PoC生态的全部内容。本文中涉及的各个项目,仅仅是为了让读者更好地理解PoC而列举的一些典型,并不构成任何投资建议。投资有风险,请广大投资者在充分考量各种因素后,谨慎行事。

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