大家好，非常感謝參加《EOS從入門到精通》系列課程，我是王巨。先跟大家匯報一下上周六試講的情況，上周6的試講已經(jīng)有6000多小伙伴參與了試聽，在此我非常感謝大家的信任。同時在試講的過程中大家反饋比較多的問題有兩個，一個是在講課的過程中好像是在一字一句的讀，第二個是每次發(fā)的語音時間都比較短。這個我解釋一下，我確實是一字一句讀的，為了保證課程的質(zhì)量，我現(xiàn)在大概會花費一整天的時間來準(zhǔn)備課程，同時我暫時不具備脫稿將整個課程講清楚的能力，因此我都會將我要講的內(nèi)容只字不差的寫成文字稿，然后再練習(xí)一遍，然后再在直播間中跟大家講一遍，為了能清楚準(zhǔn)確的表達(dá)我想要講的內(nèi)容，以我現(xiàn)在的能力大部分內(nèi)容只能讀文字稿，同時讀太多中途出錯的概率就會變大，我就只能縮短每次表達(dá)的時間了。后面我會盡最大努力來改善這種情況，同時在每節(jié)課之后幾天內(nèi)我會放出課程的文字稿供大家參考。

好的，我們開始我們的課程，從本節(jié)課開始，我們著重解讀EOS的官方文檔，今天解讀白皮書的第一二兩部分，區(qū)塊鏈應(yīng)用的要求和DPOS算法介紹。先簡單說一下EOS的背景，我們知道EOS主要開發(fā)人員是Dan Larimer江湖人稱Byte Master簡稱BM，在他開發(fā)EOS之前已經(jīng)有兩個成功的區(qū)塊鏈項目了，一個是去中心化的交易所BTS，一個是去中心化的社交平臺steamit，這兩個去中心化應(yīng)用都非常成功，提供了堪比中心化應(yīng)用的用戶體驗。雖然這兩個項目在成功后BM就退出了，但就我個人而言我是能理解BM為了自己的理想而放棄這兩個項目的行為。EOS就是大概率能實現(xiàn)BM部分理想的項目。

我們順著白皮書的思路看一下，一個區(qū)塊鏈應(yīng)用的需求 或者說 真實世界對區(qū)塊鏈應(yīng)用的要求，白皮書上說了6點，分別是：

支持大量用戶
免費使用
方便的升級和Bug修復(fù)
低延時
時序性能
并發(fā)性能

支持大量用戶大家都能理解，用戶數(shù)量其實是一切應(yīng)用的基礎(chǔ)，對于一個應(yīng)用如果不能支持大量用戶，或同時使用的人多了網(wǎng)絡(luò)就擁堵這在用戶體驗上就是沒辦法接受的。所以支持大量用戶是一切DApp成功的前提。

免費使用，在上一講我也說過了，是否跟用戶收費是應(yīng)用服務(wù)商決定的，不是基礎(chǔ)平臺決定的。這點btc和eth做得都不好。當(dāng)然不將他們看成平臺，而只是看成一個區(qū)塊鏈應(yīng)用，那么他們收費也沒有問題。顯然EOS是奔著平臺的設(shè)計目標(biāo)去的。

方便的升級和Bug修復(fù)，在講為什么之前，我們先看看現(xiàn)有區(qū)塊鏈升級和解決問題的方式：軟分叉和硬分叉。軟分叉在9月份之前比特幣上體現(xiàn)比較多，比如說曠工支持軟分叉，社區(qū)支持軟分叉，軟分叉就是在一段時間內(nèi)新舊代碼一起用，新舊代碼產(chǎn)生的塊都是相互認(rèn)可的，只是新代碼在某個舊代碼不關(guān)心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中加了一個自己的標(biāo)識，實現(xiàn)新的邏輯。

硬分叉現(xiàn)在越來越多了，比如說：比特幣的各種兒子，對吧，這種硬分叉已經(jīng)不是為了解決實際問題了，基本都是利益驅(qū)動了，這里我們不去講。當(dāng)然最著名的一次硬分叉還是要屬eth，分叉的原因是由于合約漏洞，theDAO 項目眾籌的eth被盜，后來eth社區(qū)為了挽回?fù)p失將區(qū)塊進(jìn)行了回滾和硬分叉。講了這么多，大家發(fā)現(xiàn)了一個問題沒有，不管是硬分叉還是軟分叉，都有點像事后的補(bǔ)救措施，而事前沒有約定好遇到問題了應(yīng)該怎么解決。凡是軟件都會有Bug，這是不可避免的，而方便的升級和Bug修復(fù)理念會很好的解決這個問題。平臺本身應(yīng)該具備這種魯棒性以應(yīng)對這種不可避免的Bug。

低延時、時序性能、并發(fā)性能在上一節(jié)課中已經(jīng)大家講過了，這里再稍微說一下：
延時是用戶體驗殺手，現(xiàn)在的App用戶對延時的容忍度越來越低了，一旦延時高到用戶沒法接受的程度，那用戶就會放棄這款軟件。
再說一下時序性能，一些應(yīng)用因為順序依賴關(guān)系而不能使用并發(fā)算法實現(xiàn)。 比如交易所就需要足夠的時序性能來處理很高的交易量，因此高時序性能對于平臺來講是必須的。這其實體現(xiàn)的是平臺的縱向擴(kuò)展能力。
并發(fā)性能：這個不多說了，這體現(xiàn)的是平臺的橫向擴(kuò)展能力，平臺能否支持大量的應(yīng)用主要看平臺的并發(fā)處理能力，而且應(yīng)用之間相互之間不能存在性能依賴。

好了，區(qū)塊鏈應(yīng)用的需求我們就講到這里，下面講一下DPOS共識算法：

講到共識算法就不能不談一下拜占庭將軍問題，相信來聽EOS課程的同學(xué)大部分都是聽過比特幣課程的，一般比特幣課程講共識的時候都會講拜占庭將軍問題。我在這里簡單描述一下拜占庭將軍的問題，想象一下，在拜占庭時代有一個堅固的城邦，拜占庭，高墻之內(nèi)有多到它的鄰居無法想象的財富。它被其他10個城邦所環(huán)繞，這10個城邦也很富饒，但和拜占庭相比就微不足道了。它的十個鄰居都覬覦拜占庭的財富，并希望侵略并占領(lǐng)它。
但是，拜占庭的防御非常強(qiáng)大。任何單一城邦的入侵行動都會失敗，而入侵者的軍隊也會被殲滅，使得其自身容易遭到其他九個城邦的入侵和掠奪。這十個城邦之間也互相覬覦對方的財富并持續(xù)互相對抗著。而且，拜占庭的防御強(qiáng)大到，要十個鄰居的一半以上同時進(jìn)攻才能攻破它。

也就是說，如果六個或者更多的相鄰國家一起進(jìn)攻，他們就會成功占領(lǐng)拜占庭，并獲得拜占庭的財富。然而，如果其中有一個或者更多背叛了其他人，答應(yīng)一起入侵但在其他人進(jìn)攻的時候又不干了，也就導(dǎo)致只有五支或者更少的軍隊在同時進(jìn)攻，那么所有的進(jìn)攻軍隊都會被殲滅，并隨后被其他的（包括背叛他們的那（幾）個）鄰居所劫掠。這是一個由不互相信任的各方構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，但他們又必須一起努力以完成共同的使命。城邦不能聚到一起開會（分布式），同時各個城邦間可以可以進(jìn)行點對點通訊，大家可以想象一下，如果沒有共識協(xié)議那么城邦間的通訊是否能正常進(jìn)行？a說9點攻城，b不相信，說要10點開始最終所有的信息都變得不可信任、相互矛盾而完全沒有用處。

上面簡單的將問題說了一下，那比特幣的網(wǎng)絡(luò)是怎么解決在不互相信任的網(wǎng)絡(luò)中達(dá)成共識的呢？比特幣精妙的設(shè)計了一個工作量證明的機(jī)制，就是讓每個節(jié)點在記賬前完成大量的運算，然后再廣播全網(wǎng)，全網(wǎng)節(jié)點收到后大家都認(rèn)可該節(jié)點的記賬。這就是POW共識算法的原理。

再說一下POS共識算法，該算法記賬權(quán)不是使用工作量證明，消耗的不是計算資源，消耗的是POS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個叫幣天的概念。幣天是什么意思呢？大概等于 持有的幣 乘以 在系統(tǒng)里面的未被使用的天數(shù)。幣天越大得到記賬權(quán)的概率也就越大，當(dāng)然記完賬之后你的幣還在，未被使用的天數(shù)會被清零。以上是POS共識算法的基本原理。

那POW和POS共識的缺點是什么呢？POW的算法決定了性能不會高，同時需要浪費大量的能源，做一些hash運算，而這些運算本身是沒有意義的。典型應(yīng)用比特幣和以太坊。同時現(xiàn)在挖礦已經(jīng)出現(xiàn)了大礦池算力過大的風(fēng)險。
POS相對于POW在性能上會有比較大的提高，當(dāng)然提高也是相對的，對于一個應(yīng)用平臺來講這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。缺點主要是來做于系統(tǒng)內(nèi)貧富差距會被拉大的問題。

我們再來看看DPOS算法的介紹，這部分會根據(jù)白皮書重點講一下：

DPOS算法目前來看 是唯一能滿足區(qū)塊鏈之上 應(yīng)用性能需求 的 去中心化共識算法。
在這種算法下，區(qū)塊鏈上持有Token的人可以通過投票系統(tǒng)選擇區(qū)塊生產(chǎn)者，當(dāng)然任何人也都可以選擇參與區(qū)塊生產(chǎn)，并有機(jī)會生產(chǎn)與總票數(shù)成正比的區(qū)塊。 對于私有鏈，管理員可以使用Token來添加和刪除IT人員。
DPOS協(xié)議一般規(guī)定每3秒產(chǎn)生一個區(qū)塊，為什么是3秒，這可能是基于當(dāng)時的性能需求的考慮認(rèn)為3秒時間已經(jīng)非常短了，Github上顯示EOS的開發(fā)團(tuán)隊正在測試亞秒級的區(qū)塊生產(chǎn)，將區(qū)塊的生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升。目前EOS使用的還是3秒產(chǎn)生一個區(qū)塊。
DPOS算法一般規(guī)定，區(qū)塊生產(chǎn)者的個數(shù)為21個或101個，也可以是其他的數(shù)量。目前EOS使用的數(shù)量是21。由 21 名生產(chǎn)者輪流產(chǎn)生新的區(qū)塊。

在一般情況下，一個 DPOS 區(qū)塊鏈不會經(jīng)歷任何的分叉，因為被選舉出來的區(qū)塊生產(chǎn)者是通過合作而非競爭的方式來生產(chǎn)區(qū)塊。 即便真的出現(xiàn)了分叉，共識也將自動的切換到最長的鏈上。
區(qū)塊添加到一個區(qū)塊鏈分叉的速率與公用同一共識的區(qū)塊生產(chǎn)者比例是相關(guān)的。 換句話說，具有更多生產(chǎn)者的區(qū)塊鏈分叉會比擁有較少生產(chǎn)的那一個條增長的速度更快。 而且，沒有一個生產(chǎn)者會同時在兩個分叉上同時生產(chǎn)區(qū)塊。 如果一個區(qū)塊生產(chǎn)者被抓到做這樣的事兒，那么這個生產(chǎn)者將被投票投出。

交易確認(rèn)

典型的DPOS區(qū)塊鏈 100% 有區(qū)塊生產(chǎn)者參與。一個交易從廣播開始后平均 1.5 秒就可以 99.9% 被認(rèn)為是確認(rèn)了。為什么是1.5s而不是3s我這點也還沒想明白。等我們提高篇開課時會將該問題討論清楚。
在一些特殊情況下會有例外，比如，軟件出現(xiàn) bug，網(wǎng)絡(luò)擁塞，或一個惡意的區(qū)塊生產(chǎn)者制造了兩個或更多的分叉。 為了確保一個交易絕對是不可逆的，一個節(jié)點可以選擇等待 21 個區(qū)塊生產(chǎn)者中的 15 個給出確認(rèn)。一般情況這個過程平均需要 45 秒的時間。 默認(rèn)情況下，所有的節(jié)點將認(rèn)為當(dāng) 21 個生產(chǎn)者中有 15 個給出確認(rèn)后這一區(qū)塊就是不可逆的了，并且不管長度如何都不會切換到?jīng)]有這一區(qū)塊的分叉。

在分叉開始的 9 秒內(nèi)，一個節(jié)點就可以警告用戶他們極可能正處于分叉中。 在連續(xù)丟失 2 個區(qū)塊后，有 95% 的概率可以確認(rèn)一個節(jié)點處于分叉中。 在連續(xù)丟失 3 個區(qū)塊后就有 99% 的概率確認(rèn)。

講了這么多，DPOS共識的優(yōu)點和缺點是什么呢？
主要優(yōu)點就是超高性能，這是其他算法沒辦法匹敵的，僅這一點，再對應(yīng)到EOS的設(shè)計目標(biāo)，EOS在共識算法的選擇上就不會有其他的選項。那為什么會有這么高的性能呢？我們可以看到在一個記賬周期內(nèi)參與記賬的見證人是固定的，這就避免了找節(jié)點記賬帶來的時間損耗。從實際運行情況來看bts、steamit以及在公信寶都是落地項目，已經(jīng)穩(wěn)定運行非常長的時間了，證明該算法經(jīng)得起時間的考驗。
再說一下競爭對手經(jīng)常被批評DPOS的中心化風(fēng)險：
對比一下POW算法與POS算法，DPOS默認(rèn)使用21個節(jié)點來產(chǎn)生區(qū)塊，看起來比比特幣和以太坊的成千上萬個節(jié)點少太多了，從數(shù)量上看DPOS算法絕對有中心化的嫌疑，但是真實情況如何呢？POW算法的比特幣算力前三的礦池占算力接近50%，POS算法會有拉大貧富差距的嫌疑，幣會越來越想富人身上聚集。所以目前來看，POW和POS并沒有解決趨向于中心化的問題。而DPOS算法從算法層面定義了一個分布范圍，21個活躍節(jié)點，當(dāng)然還有非常多的沒有記賬權(quán)的節(jié)點等待接班。只要節(jié)點作惡就會被投票出局，因此其設(shè)計上中心化的風(fēng)險反而相對比較低。

好了今天的課程就到這里，總結(jié)一下今天講了兩方面的內(nèi)容：區(qū)塊鏈應(yīng)用的需求以及共識算法簡介。區(qū)塊鏈應(yīng)用需求分別是：支持大量用戶、免費使用、方便的升級和Bug修復(fù)、低延時、時序性能、并發(fā)性能。共識算法簡介介紹了：POW算法、POS算法、重點介紹了DPOS算法，介紹了這些算法的優(yōu)點與缺點。

非常感謝大家的參與，現(xiàn)在大家可以就上面的話題提出問題，我會選一些能回答的問題跟大家共同討論。謝謝大家。

作者：王巨
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來源：簡書

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的EOS从入门到精通-设计背景与DPOS算法（文字稿）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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