从共识机制看印链系统设计之高明

网络共识是区块链系统的重要组成部分，共识机制的设计直接关系着区块链系统的性能和安全，自从比特币诞生以来，人们一直在不断摸索，力争完善区块链的网络共识机制。
最开始，比特币开创了以工作量证明为基础的共识方式，即POW，早期的虚拟币都是以POW方式为基本原理，通过修改货币总量、出块时间间隔、每个块产生新币的数量等参数发行而来的新虚拟币，这些虚拟币在原理上相对比特币并没有创新，共识方式都存在着浪费资源、节点数量无法控制、节点质量参差不齐、有51%攻击风险等缺点。
后来，以点点币为代表的一些“二代币”发明了以权益证明为基础的共识方式，即POS，采用POS使得这些币种避免了挖矿行业无休止的军备竞赛，用户不再需要考虑CPU、显卡或者矿机谁的效率高等问题，只需要持有大量虚拟币并按照该币种设计的规则参与共识即可。POS方式很好地解决了资源浪费问题，但在节点数量、节点质量控制方面仍不甚理想，试想：假如某人大量持有一种此类币，他的网络很差，但他一直参与共识，这样他不仅会影响此币种的网络质量，同时也影响他人的收益率，可能导致优质节点数量减少，不利于该币种整个网络的稳定。
之后，原比特股的创始人BM发明了代理权益证明的共识方式，即DPOS，并经过实验和推理，得出了区块链有101个节点完全足够的结论，且比特股确实在只有20多个节点的情况下安全、稳定运行了相当长的时间。DPOS机制进一步节约了资源，节点数量也得到了很好的控制，可是在节点质量控制方面仍然力不从心，更是带来了公平性存疑的新问题，这主要体现在代理人的选举方面，人为主观选出来的代理人并不能使所有人服气，而且系统对代理人在当值后的不努力无可奈何，选民的反应也常常严重滞后。试想，如果某人成为当值代理人后，他的网络突然出故障了，那么其后很长一段时间，大家只能眼睁睁地看着他一直丢块，直到他修复好网络或者大家齐心来撤票把他选下来，这是多么可怕的事情！
现在，知名度最高、市场上炒得最火热的当属以太坊，它采用了POW与POS结合的共识机制，这种共识机制并没有大的技术创新，只是使两种方式有效结合，削弱了各自的缺点，但对POW与POS共同的缺点并没有改善，比如节点数量不可控、节点质量有高有低等问题依然存在。
说完了大多数虚拟币的共识方式和优缺点，我们再来看印链的共识方式，印链采用了独特的POC共识机制，POC是印链原创并独有的共识机制，不可否认，它是在POS机制基础上改进而来的，但是与POS有着本质的区别，它主要有以下特点：
（1）参与共识的必要条件是保证金和信用值都能达到最低要求。
（2）保证金数额随着节点数量的变化而变化，节点数越多，保证金数额越高，反之，保证金数额越低；后参与共识的人比先参与共识的人需要更多的保证金。
    （3）信用值与共识者的电脑硬件配置、网络状况、个人投入的精力有着直接的关联，一般来说，要想获得较高的信用值，这三方面都不能太差。
    （4）倘若某个节点发生丢块现象，系统马上自动将其踢出共识队列，在手动申请重新参与共识之前，他不会有第二次丢块的机会，且整个过程不需人为干预。
    （5）系统具有委托共识功能，执行此功能后，实际参与共识的钱包可以不用开着，开着共识的钱包可以是受托人的空钱包。
基于以上特点，印链系统具有以下多方面的优势：
1.保证了共识的公平性。首先，共识的所有规则都是公开透明的，是程序锁定的，不需要投票、选举等人为干涉，所有人的权限是一样的；其次，参与共识的资格条件除了持有足够数量的代币以外，还有信用值的要求，信用值的多少与硬件配置、网络状况、投入精力直接关联，这样就降低了无所作为大户坐享其成的风险；另外，一旦成功参与共识后，各节点的权利和义务都是平等的，不会产生野蛮大户胡作非为的现象，保证了共识的公平性。
2.促进了共识节点的积极竞争。参与共识的先后不同，需要的保证金数额也不同，我觉得这个设置很好。可能一些人不理解，认为这样会有失公平，那么试问一下：如果说更早参与共识的人与较迟参与共识的人相比，平均技术及关注力度要高，大家是否认可呢？让技术更好、热心更高的人长期留在印链社区，是否对印链系统更有利呢？向对系统更有利的人，多给予一些权益，是不是更能促进系统发展进步呢？
3.共识节点数量稳定可控。由于前期参与共识要求的保证金少，后期参与共识需要的保证金不断增加，因此，在共识节点越少时，参与共识的门槛越低、收益率越高，越会吸引更多的人加入共识队伍，导致共识节点增加；在共识节点越多时，参与共识的门槛越高、收益率越低，大家参与共识的意愿就会下降，一部分人可能退出共识，导致共识节点减少。综合以上情况，我们可以预测，最终共识节点数量会稳定在一个固定数值左右，在这个数量的共识节点时，印链共识收益率与同行业同期平均挖矿收益率接近。
4.保证了共识节点质量。一方面，由于印链共识有特殊的准入与踢出机制，电脑配置低、操作系统维护差、网络状况不稳定以及人为关注较少的用户将难以长期维持参与共识所需的信用值，被排除在共识节点队伍之外，而各条件相对较好的高质量节点得以被筛选保留。另一方面，既然共识节点数量有限，继续增长的可能性很小，每天共识的奖励又是固定的，那么每个节点的收益范围都是可以预计的，我们假设有89个节点，需要保证金23万个印链，每天共识收益约97个，年收益率约15.4%，还是相当不错的。因为节点收益不错而数量有限，便可以激发各节点努力提高自身水平的动力，从而保证共识节点持续维持高质量水平。
5.保证了共识节点的安全。以往其他的虚拟币，共识不但要一直开着钱包，不少币种还要求钱包处于解锁状态，这样暴露在网络中，有着极大的风险，此前发生的多次虚拟币被盗现象，与此有关或情形类似。在前面特点介绍时，我们已发现，印链通过委托共识功能，有效地避免了这一风险，保证了共识节点钱包资金的安全，这项技术在行业是独创。
6.消除了51%攻击的隐患。POW币有被超过50%的算力攻击的危险，POS币有被超过50%的持有量攻击的危险。印链是在POS的基础上改进的，会有被超过百分之多少的持有量攻击的危险呢？我不知道，无从计算，反正远远大于50%，也许持有多少量都无法攻击。为什么呢？重点在于印链的浮动保证金机制!印链最早参与共识的往往是开发团队人员或核心社区成员，想要发动攻击的人一般只能是在后面增加自己控制的节点数量，而后面每增加一个节点，保证金都会增加，所以想控制一半以上的节点，持有50%的代币远远不够，到底多少才够，要看之前已建立的节点数量，当以前的节点数量达到一定值（注释：这个数有点难算）后，即使你买下剩余所有的代币，也不足以建立一半以上的共识节点。所以说，要想对印链发动51%攻击，无论理论上还是现实几乎都是不可能的。
    明白了印链共识机制的特点及其优势，我们不妨管中窥豹，你是否感受到了印链系统设计的高明之处呢？顺便说一下，印链系统设计虽然很高明、很复杂、很强大，但是客户端确实很精简、方便、易用的，不信你亲自去体验一下吧！

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