ATO:PoS共识中验证人选举的随机方案（上）｜技术云图_atom阿童木币挖矿下载

从PoW到PoS共识机制的发展，其中面临着一个共同的问题「由谁产生区块」，如何安全高效地维护网络的运行，我们将利用两篇章节详细分析其中面临的难题，以及目前业界已有的解决方案和PlatON的解决方案。区块链技术因其具有去中心化、不可篡改、可验证和可追溯性等特性，受到各国政府、金融机构和社会组织等高度重视。而作为区块链中的核心，「共识机制」决定了区块链的安全性、去中心化和可扩展性等重要性质，因此显得尤为重要。最初比特币所提出的PoW共识机制，通过算力不断计算一个难题的解来获得记账权，造成资源浪费和低效率，另外各大矿池的算力垄断也导致其逐渐失去去中心化特性。随后StakingEconomyPoS共识机制被提出，其让获得记账权和拥有的权益相关，权益的占比和获得记账权的概率成正比。在该机制中，通过权益选择生产者节点和验证节点，由生产者节点提议区块，一组验证节点来对区块进行共识，以解决PoW机制中资源浪费，低效率等问题。随机数方案

上海市人大常委会：支持浦东新区创新融合区块链等技术:11月29日消息，上海市人大常委会表示，本市支持浦东新区加强数据交易相关的数字信任体系建设，创新融合大数据、区块链、零信任等技术，构建数字信任基础设施，保障可信数据交易服务。本市加强数字基础设施规划和布局，提升电子政务云、电子政务外网等的服务能力，建设新一代通信网络、数据中心、人工智能平台等重大基础设施，建立完善网络、存储、计算、安全等数字基础设施体系。（金十）[2021/11/29 12:38:45]

本质上PoW和PoS都是在解决谁出块，如何安全高效地对区块达成共识，以维护一个分布式账本。为了更好地实现去中心化和安全性，所选取出来的节点需要保证随机。所以如何获得一个大家都认同的、安全的、一致的随机数成为关键问题。如果直接用区块内的数据来产生随机数，那么出块节点就可以通过调整区块内的数据来控制随机数的生成，优先获得记账权，从而达到操控链的目的。这将带来安全性问题，因此基于密码学的各大方案诞生了。VRF

刘洋：区块链解决B端跨境支付流程繁琐痛点:2020中国财富论坛于8月22日-23日在青岛举行。中国区块链与产业金融研究院院长刘洋在论坛上表示，央行数据显示，2019年整个人民币的跨境支付系统处理188万笔，比上年增加了将近30%，但是单笔的金额只有1800块钱。数量多、流程多，整个程序比较繁琐，在整个系列的痛点下，对于很多的B端本就利润不高、规模不大的中小企业，在跨境支付环节承担过多的、商业银行本应在这中间承担相当的作用。区块链技术是解决这一痛点的关键所在。应用区块链技术可以瞬间实现点对点的直达。如果你用区块链技术实现直接点对点的去中间环节，成本可大大降低。（新浪财经）[2020/8/23]

目前有不少团队使用VRF来生成随机数对选择区块生产者和验证者进行选择，每个节点私下利用随机数和权益秘密抽签，计算是否达到某个阈值，然后再将节点身份和区块同时公布，这样节点就能避免受到攻击被阻止出块，因此具有较高级别的安全性。整体方案具备后验性，但由于其秘密抽签的性质和每轮投票都更换验证人，因此需要多级步骤来对区块达成共识。BLS门限签名

现场 | 比特大陆吴忌寒：区块链技术可促进芯片技术发展:金色财经现场报道，8月2日，在火币嘉年华（HUOBI CARNIVAL）嘉宾讨论环节，比特大陆创始人吴忌寒就中国芯片问题表示，区块链技术可以促进芯片技术发展，当今最先进的厂商也都使用了区块链矿机的芯片，区块链芯片的发展不仅有益于中国芯片发展，也有益于全世界芯片的发展。[2018/8/2]

还有利用基于BLS门限签名生成随机数，通过随机数选择区块的生产者和验证组完成共识，使用阈值机制创造随机性解决了关键的「最后一个参与者」问题，即该协议中的最后一个参与者知道下一个随机值并可决定中止协议。但由于其各组成员事先确定，不具后验证性，缺乏一定的安全性，并且组内人员数量较大，需要保证大部分节点在线，通讯量巨大效率低下。PVSS

验证人的选取是根据权益占比和概率选择区块生产者，而随机数是利用PVSS，多方协作生成，保证生成的结果既不可预测又不被Abort，并且通过FTS算法依据权益选取节点，整个选取过程随机并且去中心化，是第一个被工业界采用的学术界提出来的可证明是安全和健壮的PoS算法。VDF

由斯坦福大学密码学教授DanBoneh等人在其论文Veri?ableDelayFunction中提出，VDF是一个数学函数能保证结果的唯一性和过程的串行性，该函数接受一些输入参数并且保证计算需要至少一定时间后才能得到结果，验证者可以根据输入参数快速验证结果的正确性。由于VDF的特性可将其应用以增强安全性，例如在多方交互生成数据时或从某个来源获取数据时，不直接将结果应用而是将结果输入到VDF中，避免预知和操纵结果。总结

各类实现方案各有千秋，各自从不同角度、不同目标做出不同的解决方案，但最终无论各类随机选取方案如何实现，它们都应该以保证去中心化、安全性和高性能为最终目标。在下一篇文章中我们将介绍PlatON中验证人选举的随机方案，敬请期待！

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