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五分钟速览 PoS 共识简史:自 2012 年诞生以来都有哪些里程碑?

可以说在某种程度上,我们把代币放在一个 PoS 网络上进行 staking (质押),就是一种担保债券形式。

原文标题:《极简 PoS 发展史:热潮之后新生态崛起,主流之路还远吗?》作者:Felix Lutsch,Chorus One 团队研究分析师编译:stake.fish

PoS 在比特币诞生之后不久问世,并从未停止演进的步伐。PoS 是 PoW 的一种替代共识,被普遍认为有 PoW+PoS 混合共识、纯 PoS 共识、BFT+PoS 共识、DPoS 四个重要里程碑,2011 年,其概念最早由名为 QuantumMechanic 的参与者在 bitcointalk 论坛提出,2012 年 Peercoin 问世,至今 PoS 已经走过了 8 年的历程。

staking 作为 PoS 共识区块链的重要经济行为,在 PoS 元年与项目共同诞生,2019 年初以来普遍进入行业视野。在经历 PoS 探索、蛰伏、炒作热潮之后,网络新生态的浮现正促进这一共识走向主流。

stake.fish 本周摘选 Chorus One 研究分析师 Felix Lutsch 发布的 PoS 简史一文,分享给社区和关注 staking 的区块链爱好者,带您简要了解:

1.「担保债券」的传统概念在 PoS 上如何体现?

2.2012 年以来,PoS 的重要里程碑有哪些?

3.2019 年后,PoS 生态如何推动主流之路?

在几千年的文明史中,人类经济关系一直奉行相同的基本原则。4000 年前,居住在美索不达米亚平原的人们以谷物为交换媒介并被记录石板之上,实践了有史可考的首个担保债券(surety bond)形式。

载有「担保证券」的石板(约公元前 2400 年),1889 年出土于伊拉克尼普尔

石板上记载了围绕「谷物」的三方当事人:

第一方是债权人(the obligee),将在未来某一时间收到支付的谷物;第二方是被保证人(the principal),是支付谷物的责任履行方;第三方是担保人(the surety),针对被保证人不能履行债务的情况提供保证。

这种保证的形式即成为「担保债券」。担保债券常被用于保证契约承诺履行,在流通交换的过程中通常设有一定的年度保费,以弥补不能偿付债券风险。

你要问了,担保债券跟 PoS 有什么关联?

可以说在某种程度上,我们把代币放在一个 PoS 网络上进行 staking (质押),就是一种担保债券形式。

把代币 staking 给一个验证节点,代币持有人便在网络协议上发出了一种担保债券,被保证人就是验证节点,责任从「偿还谷物」变成了另一种:保持在线并忠实的进行每一笔网络交易验证。

代币持有人创建了这份特殊的担保债券,同样也为了获得带来的保费收益——staking 奖励。在设有惩罚(slashing)机制的 PoS 网络中,如果被保证人(即验证节点)未能履行好验证义务(如发生离线或双重签名),协议就将从这份担保债券中扣除一部分代币,相当于不能按约定完全「偿还谷物」。

简单了解担保债券的起源后,我们快进到现在,以回顾 PoS 历史的方式,看看担保债券的基本经济原理是如何一步步走进分布式系统和数字资产中的:

2012:PoS 元年

Sunny King 和 Scott Nadal 首次提出了用 PoS (Proof-of-Stake 权益证明)代替 PoW (Proof-of-Work 工作量证明)的倡议,并创造了「staking」这一专有名词。他们描述了一个根据钱包地址中持有代币数量和时长来选择出块节点的算法。

Peercoin (PPC)在当年发布,成为史上第一个 PoS+PoW 的混合共识的加密货币。PPC 用 PoW 共识分配代币,用 PoS 共识验证交易。

编注:Peercoin 基于 Sunny King 和 Scott Nadal 在 2012 年 8 月发布的一篇论文,其源代码是在 MIT/X11 软件许可下发布的。Sunny King 也创造了 Primecoin。在 PoS 共识下,新币产生由个人持有的代币决定,这样可以使垄断成本更高,将垄断的风险从 PoW 挖矿中分离出来。

2013:早期探索

许多加密货币紧随 Peercoin 的脚步涌现出来,其中就有像 Nxt 这样比较有名的 PoS 项目。NXT 用随机方法去选择 staking 的出块节点。

编注 Nxt 是一个由匿名软件开发者 BCNext 于 2013 年推出的开源加密货币和支付网络。Nxt 采用 PoS 共识,固定供应量为 100 万个,无需挖矿,是一个灵活构建应用程序和金融服务的平台。

2013 年 9 月 28 日,Bitcointalk.org 成员 BCNext 在论坛里宣布 Nxt 将推出下一代加密货币 NXT 并要求小额比特币捐款,以决定如何分配初始权益。2013 年 11 月 18 日,NXT 的融资结束,募集了 21 个比特币,当时总价值为 17000 美元。

2014:拜占庭容错,Slashing 和 DPoS

2014 年,PoS 共识发展迎来了一个关键拐点。当 Jae Kwon 把分布式系统和债券形式的观点融合到加密货币之后,最初的 Tendermint 白皮书得以问世。PoS+BFT 由 Tendermint 团队提出,BFT (Byzantine Fault Tolerance 拜占庭容错)用于解决恶意节点存在的情况下系统一致性和正确性的问题。

同一年,以太坊白皮书发布。Vitalik Buterin 提出了 Slasher 算法,也创造了 Slashing (惩罚、罚没)这一专有名词。Slasher 也解决了 PoS 区块链实现过程中推断的「nothing at stake (缺乏利害关系)」的问题。

Daniel Larimer 也在 2014 年发布了比特股(BitShares),首次使用 DPoS (Delegated Proof-of-Stake 代理权益证明)共识机制,代币持有人通过投票方式选择验证节点。DPoS 后来也被用于 Steemit、Lisk、EOS 等区块链中。

2015-2016:暴风雨前的宁静

2015 年,以太坊发布了 Ethhash PoW 算法。

2016 年,基于 Tendermint 共识算法的 PoS 区块链 Cosmos 发布白皮书,描绘了「区块链互联网」的概念。同年,Decred 发布混合共识机制的主网,其中 PoW 用于出块,PoS 用于检查点。

2017:炒作热潮

2017 年大量项目开始用 PoS 网络进行募资,不乏 Cardano、Cosmos、Polkadot、Tezos 等身价不菲的热门项目。其中 Tezos 在 2014 年已经发布了白皮书,旨在建立一个与链上治理相结合的 PoS 网络。

关于以太坊转到 PoS 共识机制的相关研究也在这年启动:包括 Casper CBC (Correct-By-Construction)、Casper FFG (Friendly Finality Gadget)。前者通过绝对正确的数学模型方式以实现部署 PoS 机制,后者用以太坊 PoW 区块链检查点的形式来实现。

2018:新生态浮现

围绕着运行 PoS 基础设施的生态参与者逐渐涌现。Chorus One 等团队也开始了验证节点之旅。

编注:stake.fish 也在 2018 年组建并开始 staking 业务。

2018 年 6 月,Tezos 区块链发布,目前已经成长为 400 多个验证节点(烘焙师) PoS 网络。

以太坊取消了上线基于 Casper FFG 检查点的 PoS 网络的计划,将 Casper、分片以及 eWASM 等其他以太坊改进整合成「以太坊 2.0」,也就是众所周知的「Serenity (宁静)」。

2019+:PoS 走向主流?

2019 年 3 月,Cosmos 以一场名为「Game of Stakes」的争霸赛为运行将近一年的测试网收官,首个无需许可的 BFT 网络上线主网。

以太坊 2.0 说明书也最终确定。许多在 2017、2018 年融资的 PoS 项目纷纷步入测试网(或激励测试网)上线阶段。

以上,我们回顾了 PoS 历史上的重要里程碑。虽然关于 PoS 已经有了不少进步,但我们尚处于整个历史进程的起步阶段。

创新的步伐正在加速,许多有趣的尝试正在并将持续发生,比如:

    Polkadot 的 NPOS (nominated PoS 提名权益证明)机制,

    反相关惩罚(anti-correlation penalties),

    交易所 staking 服务(exchange staking),

    建立 staking 仓位以充分发挥经济潜力的设计(如代理抵用券 delegation vouchers 等)。

    从 2019 年开始,人们也将继续见证更多以 PoS 共识建立起的确保安全、分布式、高性能的区块链网络。

    我们也将看到staking 和 DeFi 领域的融合,并有希望在发展的同时避免人们对传统金融系统失去兴趣。我始终坚信,加密社区能够解决此类问题,也能创造出人类合作更加可持续的系统。

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