第0章 引言

Vsystems的白皮書有兩份，一份是vsystems的系統(tǒng)白皮，另一份是SPoS共識機制白皮書，可見在SunnyKing的團隊里，SPoS共識機制的定位是相當(dāng)重的。

第1章 什么是共識機制

區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一個分布式計算系統(tǒng)，即由許多節(jié)點（電腦）共同維護一個賬本。區(qū)塊鏈維護賬本包括誰來更新新賬本頁，和在所有節(jié)點中同步賬本。

共識機制就是在區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)，讓所有節(jié)點達到一個——由哪個節(jié)點來更新新賬本頁，并且其他節(jié)點會將自己的賬本同步到該最新的賬本頁——的共同的決策方法論。

更專業(yè)的術(shù)語是，共識機制是決定哪個節(jié)點能出塊的算法。

第2章 去中心化共識機制

比特幣的共識機制是工作量證明PoW，點點幣的共識機制是權(quán)益證明PoS。PoW和PoS都是去中心化的共識機制。

PoW和PoS都沒有規(guī)定一共有多少節(jié)點可以出塊，理論上出塊節(jié)點可以是無限個。

PoW機制是系統(tǒng)發(fā)一個“目標(biāo)值”，這是一個數(shù)字，比如前面19個零的數(shù)字，只要你的節(jié)點能夠提供一個通過特定算法計算出來的前面有20個零的數(shù)字，你就可以獲得出塊的權(quán)力。

PoW機制下是要消耗能源來完成計算，我認(rèn)為這是合理的。不過整個加密數(shù)字貨幣社區(qū)有很大的聲音認(rèn)為PoW不對，浪費能源。PoS的誕生就是基于反對PoW消耗能源。

PoS是所有節(jié)點出一個叫“幣齡”的值，“幣齡=幣數(shù)x持幣不動的時間”，比大小，誰的幣齡大，誰就獲得出塊的權(quán)力。

PoW和PoS這種模式是可以實現(xiàn)去中心化，任何人，都可以買礦機或買幣，加入出塊的博弈。

PoW的出塊原理決定了競爭出塊是需要消耗真實的能源的，在同一高度上，哪怕你是沒有競爭到出塊權(quán)，你也是真實消耗了計算能力。在每一個高度上誕生出新塊后，之前所有的計算全都報廢，大家又同時站在同一起跑線重新計算。

PoS出塊是要真實消耗幣齡的，一個PoS節(jié)點一旦獲得了出塊權(quán)，那它的幣齡就歸零了，要重新積累參與博弈。但只要你不出塊，你的幣齡就不會因為別人出塊了而消耗。這和PoW是不一樣的，PoW是別人出塊了，你的計算就得清零。

目前純PoS共識機制好像流行，點點幣已經(jīng)被邊緣化了。ADA幣看起來是最成熟的PoS。ADA幣的PoS模塊被Fork的最多。

PoW和PoS的出塊還有一個大特點，就是出塊在時間分布上是隨機的，只能在統(tǒng)計意義上獲得一個平均的出塊時間。比如比特幣的出塊時間平均是10分鐘，但具體的兩個塊時間間隔可能是幾秒鐘，也可能是1個小時以上。

第3章 多中心共識機制——SPoS

中本聰通過比特幣發(fā)明了PoW機制。SunnyKing通過發(fā)明點點幣發(fā)明了PoS機制。PoW工作的非常好，但PoS并沒有大量流行。SunnyKing曾經(jīng)發(fā)表過一篇文章描述他的認(rèn)知升級，他認(rèn)為真實的世界是多中心的。整個人類就是一個多中心的世界，一個國家就是一個中心。多中心形成龐大的系統(tǒng)。

SunnyKing思考去中心化在性能上遇到了瓶頸，大量的真實世界并不是去中心化的，自然的演化形成多中心的系統(tǒng)。而比特幣挖礦礦池的誕生，大礦場的誕生，也證明了多中心是一個復(fù)雜系統(tǒng)演化的方向。

所以，SunnyKing在他的新區(qū)塊鏈系統(tǒng)中采用了多中心的架構(gòu)——SPoS。

在SPoS機制下，出塊節(jié)點的數(shù)量是有限的，目前vsys一共15個出塊節(jié)點，叫超級節(jié)點。超級節(jié)點分成兩類，一類是“候任節(jié)點”，一類是“在任節(jié)點”。在任節(jié)點是可以出塊的節(jié)點。要成為出塊節(jié)點，需要先完成“挑戰(zhàn)”。

“挑戰(zhàn)”的過程就是將“在任節(jié)點”選下去，自己成為“在任節(jié)點”。“挑戰(zhàn)”是使用“加權(quán)平均幣齡”這個參數(shù)來完成。

vsys幣同樣是有幣齡的屬性，這和比特幣、點點幣是完全一樣的。“幣齡=余額x持幣天數(shù)”，以“幣天”為單位。只要持幣不動就可以累計幣齡，幣只要轉(zhuǎn)移其幣齡就會被銷毀。

但是幣齡在比特幣這種UTXO模型下是非常方便計算的，因為UTXO和錢包里的余額是不同的概念，錢包余額是UTXO的總和。幣齡只需要計算UTXO剩余持幣天數(shù)，錢包里的余額的總幣齡就是所有UTXO幣齡的累加。但在賬戶制下，比如以太坊，計算幣齡就非常復(fù)雜了，因為一個賬戶有多筆金額轉(zhuǎn)入時，余額會變成一個數(shù)值，無法像UTXO那樣非常方便地區(qū)分輸入。

在vsys幣里，為了實現(xiàn)幣齡更方便地計算，使用了“已確認(rèn)余額”的屬性來計算幣齡，具體的計算公式很復(fù)雜，我們不用管，你可以簡化成是將區(qū)塊確認(rèn)數(shù)和賬戶余額相乘。在SPoS的白皮書里，還描述了更多的計算細(xì)節(jié)，以在工程上實現(xiàn)“節(jié)點”的“挑戰(zhàn)”與“被挑戰(zhàn)”。包括一些攻擊解決辦法。數(shù)學(xué)上的證明，我們就不用管了，我們只需要理會里面的精神就好了。

用戶持有vsys幣，在錢包里可以有發(fā)送接收操作，這就和我們發(fā)送接收比特幣一樣。vsys幣還有一個“租賃”操作。允許用戶將自己的vsys幣的“已確認(rèn)余額（即幣齡）”的屬性“租借”給超級節(jié)點。超級節(jié)點累加借來的所有幣的“幣齡”，一旦超級節(jié)點的“幣齡”擠進了全網(wǎng)所有節(jié)點“幣齡”排行前15名，就可以通過“挑戰(zhàn)”操作將“在任節(jié)點”幣齡最后一名挑下馬，自己成為“在任節(jié)點”。

“挑戰(zhàn)”操作需要消耗超級節(jié)點5萬個vsys。

用戶發(fā)起“租賃”操作，只是將“幣齡”租借給超級節(jié)點使用，而私鑰依然是用戶控制，用戶依然是可以隨時發(fā)起“發(fā)送”和“接收”操作的。

“在任節(jié)點”需要時刻關(guān)注全網(wǎng)其他“候任節(jié)點”的“幣齡”，一旦“幣齡”被比下去了，那“在任節(jié)點”就可能會被挑戰(zhàn)，從而被擠出去。

在超級節(jié)點挑戰(zhàn)成功后，就獲得了出塊權(quán)。系統(tǒng)有一個叫“槽位”的概念，每一個超級節(jié)點占據(jù)一個槽位，共同構(gòu)成一個有順序的環(huán)，輪流有序出塊。

目前vsys系統(tǒng)設(shè)置15個可出塊的超級節(jié)點，將1分鐘切割成15份，4秒一份，全網(wǎng)4秒出一個塊，15個節(jié)點輪流有序出塊。SPoS機制還可以升級成更多的超級節(jié)點數(shù)，vsys在將來會在需要提升性能時將節(jié)點數(shù)提升到30個，2秒出一個塊，在更遠的未來會提升至60個超級節(jié)點，1秒出一個塊。

SPoS機制下，出塊節(jié)點成為一個中心節(jié)點，它們共同組成多中心的系統(tǒng)。SPoS機制的特點是系統(tǒng)設(shè)置固定數(shù)量的出塊節(jié)點，和節(jié)點按順序出塊，出塊時間是固定的。采用SPoS，可以獲得相對去中心化共識機制更高的出塊速度，更高的tps。

在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上多中心機制和去中心化機制是有質(zhì)區(qū)別的。去中心化共識機制的節(jié)點是一個P2P網(wǎng)絡(luò)，各個節(jié)點之間需要網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)探測各自在哪里。但多中心節(jié)點的系統(tǒng)，節(jié)點之間共同組成一個有序網(wǎng)絡(luò)，相互之間是知道各自存在的。

第4章 多中心共識機制——DPoS

現(xiàn)在更流行的多中心共識機制是DPoS，這是BM發(fā)明了比特股和EOS帶來的，其內(nèi)置的共識機制是委托權(quán)益證明DPoS。

DPoS是一個多中心共識機制，其特點是系統(tǒng)設(shè)置固定數(shù)量的出塊節(jié)點，和節(jié)點按順序出塊，出塊時間是固定的。

在DPoS機制下，同樣的，節(jié)點有兩類，一類是“候任節(jié)點”，一類是“在任節(jié)點”。在任節(jié)點是可以出塊的節(jié)點。要成為出塊節(jié)點，需要先完成“競選”。

DPoS機制下的“競選”選票是幣的“投票權(quán)”。在DPoS機制下，幣有一個屬性，叫“投票權(quán)”，用戶可以通過鎖定幣來獲得“投票權(quán)”，即用戶要放棄幣的“流動屬”性才能獲得“投票權(quán)”。

在EOS系統(tǒng)里，任何用戶的EOS幣都可以通過鎖定來獲得一些特性，包括“內(nèi)存資源”“CPU資源”和“Net資源”，還有就是一個幣獲得“30張投票權(quán)”。這“30張投票權(quán)”對一個節(jié)點來說，只能投一次，你不能說我給一個節(jié)點投30張票，但你可以投給30個不同的節(jié)點，一個節(jié)點一張票。用戶鎖倉幣的行為會讓幣喪失流動性，贖回需要3天。

DPoS機制下“候任節(jié)點”向全網(wǎng)公布自己的被“投票賬號”，你要吸引足夠多的票數(shù)。EOS系統(tǒng)設(shè)定21個可以出塊的“在任節(jié)點”，節(jié)點之間通過比“票數(shù)”多少來競爭，票數(shù)前21名競選成功。

BTS也是類似的。

在節(jié)點競選成功后，就獲得了出塊權(quán)。系統(tǒng)有一個叫“槽位”的概念，每一個節(jié)點占據(jù)一個槽位，共同構(gòu)成一個有順序的環(huán)，輪流有序出塊。

“在任節(jié)點”需要時刻關(guān)注全網(wǎng)其他“候任節(jié)點”的“票數(shù)”，一旦“票數(shù)”被比下去了，那“在任節(jié)點”就會被擠出去。

采用DPoS，可以獲得更高的出塊速度，更高的tps。比如EOS就是現(xiàn)在所有鏈里出塊最快的，0.5秒，tps可以達到千，真實峰值達到過3000多。

第5章 多中心vs去中心化

SPoS和DPoS，vs， PoW和PoS。

顯然，在區(qū)域鏈的性能上，包括確認(rèn)時間和tps，這兩個指標(biāo)上多中心要明顯優(yōu)于去中心化機制。

多中心的缺點在于抗打擊性上。去中心化機制是的出塊節(jié)點可以是完全匿名的，出塊節(jié)點是無須許可加入網(wǎng)絡(luò)的，這樣的機制是很難被消滅的。你消滅了任何一個出塊節(jié)點，對整個網(wǎng)絡(luò)的影響是非常小的。你又不可能同時消滅所有的出塊節(jié)點。

多中心機制則有可能被同時消滅，因為多中心的節(jié)點想要匿名更難，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定了，這是一個需要某種許可的機制。

當(dāng)然，兩類機制的差別還遠不止這一些，但評估這兩類共識機制不是本文的重點，以后有機會再講。

第6章 中心共識機制

哈哈，中心共識機制就是“服務(wù)器-客戶端”結(jié)構(gòu)啦，賬本由中心節(jié)點負(fù)責(zé)維護，即“出塊權(quán)”全部歸中心節(jié)點。

銀行、支付寶、微信支付都是中心共識機制。

第7章 結(jié)束語

很多人講“多中心化”，我怎么都覺得這個“化”字多余。“去中心化”是一個動詞“去”，“化”這個詞是一個描述這個動作后的結(jié)果。但“多中心”，這里面沒有動詞，就不需要“化”了。