以太坊共识机制的演变

2013至2014年间，受比特币启发，程序员Vitalik Buterin首次提出以太坊的概念，大意为“下一代加密货币与去中心化应用平台”，在2014年通过ICO众筹开始得以发展。以太坊，英文名称为Ethereum，是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台，通过其专用加密货币以太币（Ether，简称“ETH”）提供去中心化的以太虚拟机（Ethereum Virtual Machine）来处理点对点合约。

众所周知，公链的运行要依靠共识机制来确定谁负责生成新区块以及维护区块链统一（即所有人如何同步数据的问题）。

最初，以太坊前期所采用的PoW（工作量证明机制）。这里的工作量，指的是计算机计算Nonce(随机数)的过程。每个节点都去计算一个随机数，一定时间段内，找到随机数的难度是一定的，这就意味着，得到这个随机数必然要经过一定的工作量。最先得到这个随机数的节点，将打包的交易区块添加到既有的区块链上，并向全网广播，其他节点验证、同步。这种共识机制的优势是完全去中心化、节点自由出入、恶意破坏成本高（至少需要控制全网51%以上算力）。但是缺点也很明显：浪费能源。那么多节点的算力在相同时间内寻找随机数，但最后只有一个节点能够获得出块权利，这就导致了其他节点耗费了多余的时间、精力和能源。挖矿是要耗电的，按照现在的电价，浪费严重。

2018年12月10日，以太坊创始人Vitalik在推特上宣称，未来采用基于权益证明(PoS)分片技术的区块链“效率将提高数千倍”。POS机制是系统根据节点持有的Token（代币）的数量及时间的乘积（币天数）分配相应的记账权，拥有的越多，获得记账权的概率越大。Token就相当于区块链系统的权益（Stake），因此被称为基于权益的证明。这种共识机制的的优势是对节点性能要求低，达成共识时间短。缺点是没有最终一致性。这一次的共识机制转变，使以太坊网络实现扩容和、提高处理速度，使以太坊性能得到提升。这对开发者是福音，但是对那些专门挖矿的矿工来说，挖矿难度更大、收益更低，对于高算力的矿工也不尽友好。

在最近的以太坊核心开发人员会议上，关于ProgPoW的讨论重新浮出水面，会议上突然决定使用下一个硬分叉之一实施fprProgPoW的更新。该更新临时定于今年7月。它旨在用ProgPow替换当前的ETHhash挖矿算法，ProgPoW（程序工作量证明）是一种全新的算法，用于缩小显卡矿机与专用ASIC矿机效率差距的工作证明算法。设计目标是使算法与GPU矿机上的要求和可用性更相匹配，如果该算法用在ASIC矿机上去实现，那么与GPU矿机相比可能几乎没有比显卡矿机效率更高的机会。通常认为在以工作量证明（POW）算法的挖矿中算法是固定的，可以设计硬件适应这个算法，让硬件在执行算法的时候变得更有效率。而在ProgPo 中，情况是反过来的：先有硬件然后再修改算法来匹配它。

不过，更新以太坊挖矿算法的建议并未得到广泛支持，以太坊联合创始人Vitalik Buterin对ProgPoW提议的决策方式提出了批评，后续会如何发展尚未可知。

本文来源：宇不惊人
原文标题：以太坊共识机制的演变

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编译者/作者：宇不惊人

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