BigBang Core混合共识机制的优势
从POW到混合共识
区块链从2009年发展至今 ， 已经演变出多种共识机制 。 关于算法的共识之争持续演进着 ， 拥有诸多后发优势的“新共识算法”虽然都在解决着之前共识算法中存在的一些问题 ， 但同时也暴露出另一些问题 ， 没有一个共识算法是包治百病的灵丹妙药 。
共识算法的演进过程
目前 ， 大部分的区块链共识都来自“BFT家族”、“ProofofX家族” ， 又或者是两大家族之间的结合 。
在区块链领域 ， 虽然我们最常听到的是POW或者POS ， 但是BFT（拜占庭容错共识）绝对是分布式计算领域发展较早的共识机制 ， 但是由于本身的扩展性差等问题 ， 应用场景有限 。 在区块链诞生后 ， BFT类共识也随之复兴 ， 主要应用于许可链内 ， 也可在修改后应用于公链 ， 比如很多后期发展出的DBFT、PBFT 。 现在Libra采用的LibraBFT共识也是基于新型的BFT共识HotStuff 。
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ProofofX是目前公链领域内应用较多的一类共识 。 其中PoW最早被应用 ， 但存在资源浪费、算力集中、缺少终局性以及性能低下等 。
PoS是目前有力竞争者 ， 可避免资源浪费、弱化了中心矿池需求、降低51%攻击可能性 ， 但也同时存在确定记账节点数量困难、存在非预期的中心化问题、NothingatStake等问题 。
为了解决以上弊端 ， 当前也诞生了许多混合类共识 ， 希望既融合两者的优势 ， 又能规避某些弊端 ， 包括PoW+PoS、DPoS+BFT等 。 所以混合共识机制可能会是公链后期发展的一个出路 。
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在一个公链项目的早期阶段 ， 如果使用PoS系列协议会则会带来很多问题 ， 而这些问题在PoW协议下是可以避免 。 去使用PoW协议启动主网的区块链则可以实现分散的共识 ， 从而避免这些问题 。 当PoW公链经过一段时间的发展 ， 股权分布相对分散以后 ， 可以选择“PoS+”共识机制 。
二 ， PoW共识算法
PoW（ProofofWork）即工作量证明 ， 根据矿工的工作量对数字货币进行分配 ， 矿机的性能越高 ， 数量越多 ， 工作量越大 ， 得到的数字货币就会越多 。
BTC是采用PoW方案最典型的例子 。 它通过挖掘过程包括解决一个数学问题 ， 矿工通过这种技术手段完成了PoW ， 就获得了记账权 。 因为它需要计算力的资源 ， 成功的矿工会得到BTC作为奖励 。
为了控制货币基础 ， 挖矿被设置成了更加复杂的模式 。 因为每个矿工解决问题的可能性依赖于他的算力 ， 挖矿的难度由系统中所有算力的总和来决定 。 对于PoW机制的加密货币 ， 矿工是通过竞争解决数学问题来确认和固定转账 。 第一个解决问题的矿工得到奖励 。 该问题的复杂是刻意制造的 ， 用来控制货币基础 。
这个处理过程被一些人认为是天才之举 ， 很好的解决了拜占庭将军问题 。 但是被另外一些人批评没有效率因为白白损失了资源 。 同时 ， 单一的PoW机制也面临着51%算力攻击等安全性问题 。
随着BTC的发展与区块链的行业发展 ， PoW机制的缺点也暴露了出来 。 持币者无法参与任何决策 ， 话语权集中在矿工的手中 ， 这与去中心化的理念背道而驰 ， 决策权集中在少数矿工手中 。
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同时 ， PoW面临着参与成本高的问题 。 一个新参与数字货币的投资者 ， 很少会有精力对矿机等进行管理与布局 ， 这样大多数用户与持币者无法参与到决策中去 ， 使得权力过于集中 。 比如比特大陆就是一个例子 ， 它的算力已经可以暗箱操控全网了 。
以下就分别讨论PoW算法的几大突出问题 。
【BigBang Core混合共识机制的优势】资源浪费
PoW共识过程高度依赖区块链网络节点贡献的算力 ， 这些算力主要用于解决SHA256哈希和随机数搜索 ， 实际上并不产生任何有效际的社会价值 。 随着加密数字货币的日益普及和专业挖矿设备的出现 ， 加密数字货币生态圈已经在资本和设备方面呈现出明显的“军备竞赛”态势 ， 逐渐成为高能耗的资本密集型行业 ， 进一步凸显了资源消耗问题 。 根据一些国外网站的数据显示 ， 如果把比特币加以太坊看做一个国家 ， 其挖矿消耗的总电量已经超过阿尔及利亚、以色列和希腊等国家 ， 在全球排名第45位 。
单看以太坊 ， 其挖矿消耗的总电量超过马其顿、洪都拉斯和安哥拉等国家 ， 每年耗电约8.63万亿瓦时 ， 占全世界用电量的0.04% 。
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算力集中
中本聪设计PoW共识机制的前提是算力和计算节点的均匀分布 。 但随着比特币数量减少 ， 对算力的要求则越高 ， 人们开始通过联合挖矿加速比特币的获取 ， 从而催生了矿池挖矿的新玩法 。 矿池的出现 ， 一定程度上破坏了比特币等加密数字货币体系的平衡 ， 马太效应逐渐显现 。
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根据btc.com数据显示 ， 过去一年矿池算力份额排名前五位的BTC.com、AntPool、SlushPool、ViaBTC和BTC.TOP ， 占据比特币总算力份额的数据是64.6% 。 理论上来看 ， 这五大矿池联手 ， 确实具备了发起51%算力攻击的能力 。 虽然实际上 ， 这些矿池为掌握全网51%算力所需的成本投入远超成功实施攻击后的收益 ， 但51%攻击的安全性威胁始终存在 ， 引发人们对算力集中的担忧 。
业务处理性能低下
也就是 ， 换句话说 ， 就是基于PoW的共识 ， TPS一般比较低下 。 PoW共识算法虽然投入了大量的能源支持系统的运行 ， 但这些能源消耗绝大部份是用于工作量证明中的哈希运算 ， 区块链网络处理交易业务（TPS）的性能则非常低 ， 比如比特币每秒只能进行大约1*1024*1024/250/(10*60)=6.99笔交易 。
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三 ， DPoS共识算法
DPoS是基于PoW及PoS的基础上 ， 出现的一种新型的保障数字货币网络安全的共识算法 。 它既能解决PoW在挖矿过程中产生的大量能源过耗的问题 ， 也能避免PoS权益分配下可能产生的“信任天平”偏颇的问题 。 那么 ， DPoS就能顺理成章成为共识机制3.0脱颖而出的代表性共识机制 。
DPoS它能够让用户广泛参与到挖矿中来 ， 指的是让每一个持币者都可以进行投票 ， 由此产生一定数量的代表,或者理解为一定数量的节点或矿池 ， 他们彼此之间的权利是完全相等的 。 持币者可以随时通过投票更换这些代表 ， 以维系链上系统的“长久纯洁性” 。
我们可以以我国的人大代表制度来理解DPoS共识制度的涵义 。 当被选出来的人大代表不能再履行人民赋予他们的职责之时（当然 ， 在区块链系统中 ， 指的是他们无法维系整个网络的运行过程） ， 他们将会被除名 ， 而网络将会重新选出新的代表来代替他们的位置 。
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DPoS的优势就在于能将维系网络运行的能源消耗降到最低 ， 以一种低成本的方式来管理整个链上的运行 ， 这就很大程度上解决了PoW的能源耗损问题 。 同时 ， 更加“去中心化”的管理方式 ， 将区块链网络运行的决定权分散到全网的各个节点手中 ， 这就很大程度上避免了PoS容易出现的被庄家操纵的“控股”现象 。 DPoS共识机制的出现 ， 将通过实施区块链上的“民主”来对抗“中心化”所产生的负面效应 ， 用被公选的“弱中心化”的方式来提高全网运维的效率 。
四 ， PoW+DPoS混合共识机制
PoW+DPoS的混合共识机制 ， DPoS能够将受众群体最大化 。 参考EOS的超级节点 ， 首先在真金白银的收益上 。 按EOS白皮书的说法 ， EOS每年会增发代币的1%给维持节点的人 。 EOS总量是10亿 ， 1%也就是1000万个EOS；就按40RMB单价来算 ， 一共是4个亿 ， 再分给21个节点 ， 每个节点每年仍有接近2000万的收益 。 别忘了 ， 以上是按40RMB估算的价格 ， 未来EOS能上涨多少还不能确切估计 ， 一旦价格起飞 ， 那么这些超级节点们在未来的收益是不可估量的 。
其次在区块链的世界地位上 。 成为了EOS超级节点 ， 也就成了EOS网络的“一级代理商” ， 拥有EOS生态的投票权与话语权 。
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这样的好处是DPoS的机制带来的效益 。 并且在网络不稳定的情况下 ， PoW机制还能在网络运行的前期弥补不足 。 PoW+DPoS的混合机制很好的达到了两种共识算法的互补 。 类似与PoW+PoS的混合共识机制 。
BTC的矿工相对于整个BTC的参与群体中在数量上只占了一小部分 ， 其余大部分为BTC投资客和用户 ， 对BTC的发展与稳定起不到积极作用 。
该混合共识机制的创新性就是让持有token的用户与矿工均可以参与到投票中 ， 共同参与社区的重大决定 ， 共识结果被广泛认可 ， 无需开发者干预 ， 而这才是真正相对的去中心化 。
采用该混合共识方案的区块链的社区才能较好的达到以下目标：
·参与性（participative）
·协作性（collaborative）
·合作性（cooperative）
·分布式（distributed）
·去中心化的（decentralized）
·自治的（autonomous）
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这6个特性的的高效社区 ， 以混合机制来实现广义上的去中心化自治组织（DecentralizedAutonomousOrganization）的高效运行 。 该混合机制使得数字货币的持有者可以直接参与项目的重大决策 ， 而不需要购买昂贵的矿机 。
总的来是 ， 通过PoW ， 使得BigBangCore有挖矿的硬性成本作为币价的保证 。 矿工是几乎不会低于成本价出售token的 ， 而随着算力的提高 ， 不断上涨的挖矿成本也会使币价处于稳定向上的状态 ， 又制约了单独DPoS机制里token过于集中的问题 。
另一方面 ， DPoS让中小投资者着眼于项目的中长期的发展 ， 中小户更倾向于把币放在钱包里进行DPoS而不是放在交易所随时准备交易 。 使得BingBangCore生态更加健康 ， 人们会将注意力更多的放在BigBang等IoT数据上链的技术与落地应用上 ， 而不是仅仅关注短期的价格波动 。
因此PoW矿工和DPoS矿工都能参与系统共识并发挥重要作用 。
五 ， PoW+PoST+PoRep型矿场
目前几乎所有的矿机都在浪费资源 ， 不仅仅是PoW消耗电力 ， 连PoST/PoRep共识下的存储型矿场都是闲置的 ， 闲置CPU/带宽/内存/存储能力 ， 因为单纯的PoW本身就有大量消耗资源的设计缺陷 ， 而PoST/PoRep又因为没有落地应用场景导致没有数据可被存储 ， 在不同共识下产生的矿场都存在着致命设计缺陷 。
在BigBang团队研发的物联网公链中 ， 将三种共识同时引入解决上述问题 ， PoW可以让矿机通过FPGA等硬件加速方式进行加速Solo而让Token分布更加分散 ， 而后期的CPU与FPGA可以为数据分发、索引、挑战验证进行服务与加速 ， 而且矿机在DPoS大规模运行后进行PoW的计算也有一定概率为主网出块获得奖励 ， 同时也可以防止因DPoS节点集体罢工而导致区块网络整体瘫痪；矿机本身的存储能力与带宽则可以为IoT方向产生的海量数据提供数据存储能力 ， 且所有矿机都可以通过数据存储、数据分发、数据索引、挑战验证等方式获得Token激励 。
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因此 ， PoW+PoST+PoRep共识的结合是恰到好处的混合共识组合 ， 无需浪费资源 。
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