【go共識演算法】-DPOS

DPOS Go語言 · 發表 2018-09-27 16:46:05

摘要： DPOS介紹概念 Delegated Proof of Stake，委任權益證明。中文名叫做股份授權證明機制（又稱受託人機制），它的原理是讓每一個持有位元股的人進行投票，由此產生101位代表 , 我們可以將其理解為101個超級節點或者礦池，而這101個超級節點彼此的權...

DPOS介紹

概念

Delegated Proof of Stake，委任權益證明。

中文名叫做股份授權證明機制（又稱受託人機制），它的原理是讓每一個持有位元股的人進行投票，由此產生101位代表 , 我們可以將其理解為101個超級節點或者礦池，而這101個超級節點彼此的權利是完全相等的。從某種角度來看，DPOS有點像是議會制度或人民代表大會制度。如果代表不能履行他們的職責（當輪到他們時，沒能生成區塊），他們會被除名，網路會選出新的超級節點來取代他們。DPOS的出現最主要還是因為礦機的產生，大量的算力在不瞭解也不關心比特幣的人身上，類似演唱會的黃牛，大量囤票而絲毫不關心演唱會的內容。

位元股引入了見證人這個概念，見證人可以生成區塊，每一個持有位元股的人都可以投票選舉見證人。得到總同意票數中的前N個（N通常定義為101）候選者可以當選為見證人，當選見證人的個數（N）需滿足：至少一半的參與投票者相信N已經充分地去中心化。

見證人的候選名單每個維護週期（1天）更新一次。見證人然後隨機排列，每個見證人按序有2秒的許可權時間生成區塊，若見證人在給定的時間片不能生成區塊，區塊生成許可權交給下一個時間片對應的見證人。DPoS的這種設計使得區塊的生成更為快速，也更加節能。

DPoS充分利用了持股人的投票，以公平民主的方式達成共識，他們投票選出的N個見證人，可以視為N個礦池，而這N個礦池彼此的權利是完全相等的。持股人可以隨時通過投票更換這些見證人（礦池），只要他們提供的算力不穩定，計算機宕機，或者試圖利用手中的權力作惡。

應用

位元股 Bitshares（提出這個概念）
EOS

共識演算法我DPoS + BFT

Asch

共識演算法為DPoS + PBFT，有101個受託人，目前正在開放競選

go實現DPOS

package main

import (
"time"
"encoding/hex"
"math/rand"
"log"
"sort"
"crypto/sha256"
)
//定義區塊結構體
type Block struct {
Index int
Timestamp string
BPM int
Hash string
PrevHash string
Delegate string
}
// 建立區塊函式
func generateBlock(oldBlock Block, _BMP int, address string) (Block, error) {
var newBlock Block
t := time.Now()

newBlock.Index = oldBlock.Index + 1
newBlock.Timestamp = t.String()
newBlock.BPM = _BMP
newBlock.PrevHash = oldBlock.Hash
newBlock.Hash = createBlockHash(newBlock)
newBlock.Delegate = address

return newBlock, nil
}
//生成區塊hash
func createBlockHash(block Block) string {
record := string(block.Index) + block.Timestamp + string(block.BPM) + block.PrevHash
sha3 := sha256.New()
sha3.Write([] byte(record))
hash := sha3.Sum(nil)
return hex.EncodeToString(hash)
}
// 簡單的檢驗區塊函式
func isBlockValid(newBlock, oldBlock Block) bool{
if oldBlock.Index + 1 != newBlock.Index {
return false
}

if newBlock.PrevHash != oldBlock.Hash {
return false
}
return true
}
// 區塊集合
var blockChain []Block

// dpos裡的超級節點結構體（受託人）
type Trustee struct {
name string
votes int
}

type trusteeList [] Trustee
// 下面的三個函式是為了排序使用，大家可以查下go的排序還是很強大的
func (_trusteeList trusteeList) Len() int {
return len(_trusteeList)
}
func (_trusteeList trusteeList) Swap(i, j int){
_trusteeList[i], _trusteeList[j] = _trusteeList[j], _trusteeList[i]
}
func (_trusteeList trusteeList) Less(i, j int) bool {
return _trusteeList[j].votes < _trusteeList[i].votes
}

// 選舉獲得投票數最高的前5節點作為超級節點，並打亂其順序
func selectTrustee() ([]Trustee){
_trusteeList := [] Trustee {
{"node1", rand.Intn(100)},
{"node2", rand.Intn(100)},
{"node3", rand.Intn(100)},
{"node4", rand.Intn(100)},
{"node5", rand.Intn(100)},
{"node6", rand.Intn(100)},
{"node7", rand.Intn(100)},
{"node8", rand.Intn(100)},
{"node9", rand.Intn(100)},
{"node10", rand.Intn(100)},
{"node11", rand.Intn(100)},
{"node12", rand.Intn(100)},
}
sort.Sort(trusteeList(_trusteeList))
result := _trusteeList[:5]
_trusteeList = result[1:]
_trusteeList = append(_trusteeList, result[0])
log.Println("當前超級節點列表是", _trusteeList)
return _trusteeList
}

func main() {
t := time.Now()

// init gensis block（建立創世塊，真正的可不是這麼簡單的，這裡只做流程實現）
genesisBlock := Block{0, t.String(), 0, createBlockHash(Block{}), "", ""}
blockChain = append(blockChain, genesisBlock) // 這裡只是完成了一次dpos的寫區塊操作，eos真正的是每個節點實現6個區塊，並且所有超級節點（21個）輪完，之後再做選舉
var trustee Trustee
for _, trustee = range selectTrustee() {
_BPM := rand.Intn(100)
blockHeight := len(blockChain)
oldBlock := blockChain[blockHeight - 1]
newBlock, err := generateBlock(oldBlock, _BPM, trustee.name)
if err != nil {
log.Println(err)
continue
}

if isBlockValid(newBlock, oldBlock) {
blockChain = append(blockChain, newBlock)
log.Println("當前操作區塊的節點是: ", trustee.name)
log.Println("當前區塊數量是: ", len(blockChain) - 1)
log.Println("當前區塊資訊: ", blockChain[len(blockChain) - 1])

}

}
}

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應用

go實現DPOS

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