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PoC项目盘点:MASS与Filecoin、Spacemesh、Chia、Burst对比

2020-04-28 16:50:00

通过对比MASS Net和Filecoin、Spacemesh、chia、Burst这4个项目,进一步理解 MASS以及 PoC 领域整体情况。

编者按:本文来自 MASS中文社区(ID:gh_462140d7c001),星球日报经授权发布。

PoC ( Proof-of-Capacity ) 容量证明机制,是一种通过存储容量投入来争夺记账权和交易费用的共识达成机制。早先容量证明被称为PoS (Proof-of-Space) ——空间证明,由于权益证明(Proof-of-Stake)的缩写也是PoS,出于避免歧义的考虑,普遍接受了 PoC ( Proof-of-Capacity ) 的说法,有一些项目采用 PoSt (Proof-of-Space-time) 这一说法,但核心本质依然是容量证明。

PoC挖矿主要有两个特点,一是更加去中心化,硬盘分布远比芯片 ( PoW ) 和资本 ( PoS ) 的分布要更加普遍,更加平均。二是节能,硬盘挖矿能耗低,硬盘资源可重复利用。这两个特点使得 PoC 挖矿门槛低,人人都能参与。

2014年,一篇名为《Efficient HDD Mining》的帖子在 BitcoinTalk中发出,介绍了POC容量证明的理念,并公布了源码,这篇帖子的发布人就是BurstCoin 的创始人,而BurstCoin就是历史上第一个成功的PoC公链。6 年的时间过去了,容量证明的理念在加密圈生根发芽,一些项目传承了 BurstCoin核心理念和挖矿算法,还有一些项目在安全性、公平性、扩展性上进行了技术探索。由于顶级明星项目 Filecoin 融入了容量挖矿的概念,更是给PoC共识带来了关注。

2020年,PoC项目已经或即将陆续落地,这篇文章我们会把MASS Net和Filecoin、Spacemesh、chia、Burst这4个项目做一个对比。通过对比,进一步理解 MASS以及 PoC 领域整体情况。

如果想深入了解 MASS,推荐阅读白皮书和往期推送文章(Tips:关注MASS中文社区,点击菜单栏“白皮书”和“往期推送” )。

MASS Net

MASS Net 是一个采用 MASS 共识引擎的 PoC 区块链,主网已上线,为用户提供高效、环保的去中心化账本功能。它每45秒产出一个区块,吞吐量达到 200 TPS。其加密币 MASS 总量 2 亿枚,具有减半产出机制,减半速度平滑减慢,每个减半周期是上一周期的 2 倍。

MASS Net 由 MASS Core 主导,MASS 社区共同开发,无融资,零预挖,保证了初始分配的公平性。

对PoC 算法中抗 AISIC、多挖惩罚、女巫攻击、长程攻击等诸多技术难题,MASS 均给出了创新性解决方案。

抗ASIC性

MASS 共识算法采用时间空间置换 ( Time-Memory Trade-offs )  的思想解决抗 ASIC 问题。PoC硬盘空间证明的实现,是一个生成证明所需时间和硬盘空间权衡的过程,在一定范围内,拥有硬盘空间越大,需要的时间就越短。具体原理如下:

PoC项目盘点:MASS与Filecoin、Spacemesh、Chia、Burst对比在MASS 容量证明共识算法下,采用ASIC是极其不经济的做法,从而实现抗 ASIC 性。

多挖惩罚

在容量证明共识协议下,若区块链暂时发生了分叉,则节点可以同时在多个分叉链上同时进行区块提交。这将会导致类似于PoS系统中Nothing-at-Stake的问题:即节点在面对多条分叉链时,由于不确定哪一条链将成为最终的主链,所以选择同时在所有的分叉链上进行区块提交,使这些分叉持续产生新区块,从而使得区块链系统无法达成最终的共识。

为解决该风险,MASS系统采用了分叉检测惩罚机制,网络中若发现容量证明 S 同时提交给主链和分叉链,各节点会自动将该矿工纳入黑名单,从此拒绝它提供的证明。

可验证随机函数(VRF)确保抵御双花攻击

每个区块的产生都是节点搜索容量空间的目标值的过程,这就需要给所有节点提供一个抽签目标。MASS 容量证明算法采用可验证随机函数 ( VRF ) 保证没有哪个节点能控制该抽签目标值的生成。因此,在相同的区块高度上,所有节点都具有相同的先验信息,保证MASS系统的51%拜占庭容错,从而实现出块的公平性。

长程攻击

和 PoS ( Proof of Stake )  一样,容量证明也存在长程攻击 ( Long Range Attack ) 问题,即攻击者可以通过重建一条更长的链来操纵链中的交易。MASS 通过比较出块间隙 slot 的长度,来决定主链,若攻击链的 slot 较小,则会被主链覆盖,也就避免了长程攻击。

发展现状与规划

  • 开发进度:主网于 2019年9月上线,运行平稳。根据Roadmap 计划, Layer 2 扩展插件和跨链协议正在开发中。

  • 挖矿生态完善,算力稳步增长。目前已有 WePool 和 MASSone 两个矿池支持MASS,未来还会有更多矿池加入。

  • 全球社区搭建中

Filecoin

Filecoin 是一个去中心化文件存储系统,定义了一种针对存储服务的激励机制以及相应的支付行为。Filecoin 对标传统云存储商(如亚马逊、谷歌),通过用户规模和矿工规模互相促进,最终实现网络规模的扩大。

Filecoin 的加密币 FIL 总量 14 亿枚,每 6 年的产币总量减少一半,区块奖励逐块减少,减半速度平均到每一个区块中。

2017 年 8 月 ,Filecoin 完成了2.57 亿美元的募资,创下了当时全球区块链早期项目融资记录,参与募资的知名机构包括:YCombinator、 克莱沃斯兄弟、红杉资本、DCG、斯坦福 学、安德森·霍 维茨基 、FC 新兴 络股权众筹机构、联合广场风投等。

与传统意义 PoC 共识相同之处是,矿工投入容量空间运行共识算法将有机会获得区块奖励(挖矿);不同点在于, 矿工为网络提供真实有效文件的存储和检索服务,并收取相应费用。因此 Filecoin 在硬盘里存储不是 Hash 值,而是有效文件,其 PoC 共识机制具体包括两部分:

  • 复制证明 (Proof-of-Replication) 用以验证矿工已经存储文件。

  • 时空证明 (Proof-of-Space-time) 即不断生成复制证明,以证明矿工一直存储了该文件。运行该共识算法将争夺出块权,有机会获得区块奖励。

Filecoin 是一个受关注度极高的顶级区块链项目,但也因为技术的先进性和前景极大不确定性而备受争议,体现为以下6个方面:

  • 技术层面,其共识算法非常复杂,这就导致软件复杂程度高,落地难。这一点从其代码进展可以看出,目前 Filecoin 只实现了存储矿工的部分,而它所希望实现的订单自动化匹配的存储市场以及检索矿工功能都还未完成,整体完成度在 60% 左右。

  • 矿工风险高。为了保证矿工不作恶,Filecoin 设计了三种惩罚机制,共识惩罚,存储惩罚和合约惩罚。即使由于硬件或网络状态不稳定而导致违规的诚实矿工,也会受到扣除所有的抵押代币,存储算力清零或产生的任何区块都无效等不同程度的惩罚。

  • 存储成本高,难以获取市场。Filecoin 提供的去中心化存储成本大大高于现阶段中心化云存储成本,这将导致 Filecoin 提供的去中心化存储变为小众需求,难以获取广阔的市场。

  • 存储文件的“劣币驱逐良币”。由于真实有效存储需求不足,矿工为了挖矿会产生大量无效数据,并倾向于存储自己生产的无效数据,使得最后 Filecoin 网络存储的都是无效数据。

  • 资源浪费。为了满足“存储有效文件”的要求,矿工配置了大量高性能矿机,使得挖矿的算力成本高于存储成本,在早期看来其硬件配置更像 PoW 挖矿。这些算力成本最后会均摊到用户的存储成本上,一定程度造成了资源浪费。

  • 早期高融资带来初始分配不公平。Filecoin早期获得了2.57亿美金的高额投资,30% 的币为投资人和创始团队预留币, 非挖矿产出,这将导致整体市值偏高。

发展现状与规划

  • 开发进度:测试网于2019年12月11日上线

  • 主网启动窗口暂定为2020年6月15日到2020年7月17 日

  • 全球社区关注度高

Spacemesh

Spacemesh 是一个 PoC 区块链,它希望通过硬盘挖矿实现中本聪在比特币白皮书中的初心——真正的去中心化点对点电子现金网络。根据官方提供数据:在模拟真实的压力测试中,Spacemesh 的 TPS 为 90 笔 / 秒。

Spacemesh 的加密币总量为700万枚,第一年产出100万枚,之后产量以每年10万枚的速度递减,直到全部挖完。其经济模型与Zcash和Grin相似,前期通胀率较大,以防止投机者的进入,希望以这种方式控制币价的增长速度,使其变成“BetterMoney”。

2018年9月,Spacemesh完成了由Polychain领投的 1500 万美元投A 轮融资。

技术创新层面,它使用了 DAG 的拓扑结构来代替链式结构,使得整个网络达到 10 分钟 400 块。

它的共识算法采用了使用拜占庭容错共识的“兔子协议”和确定区块是否有效的“乌龟协议”两种子协议来确定帐本的安全性。并通过POET节点来调整难度系数(POET 节点为一项软件服务,通过与各个挖矿节点相连,调节难度系数,分配Standard的奖励,以防止女巫攻击),实现硬盘挖矿的抗 ASIC 机制。

经济激励层面,Spacemesh 希望通过更合理的协议设计实现极致的公平——保证人人都有得到挖矿奖励的可能。他们认为矿池会导致中心化,也因此在成本模型中极大向小型个人用户倾斜,相应地对大型矿池非常不友好。在官网中他们明确表示 “ 除了平滑收益,加入矿池没有其他优势 ”。对于早期公链来说,没有矿池模式,会增加挖矿门槛,大量普通矿工难以进入Spacemesh 网络,这无异于“让出一只手”来竞争。此外,前期高通胀率会抑制早期财富效应,也将一定程度限制它的发展速度。正如创始人 Tomer 的设想,「Spacemesh 的规划很长线,希望把这个项目做到 20 年甚至更长」。

发展现状和规划

  • 测试网0.1版于2020年3月3日已上线

  • 计划 2020 年 Q3 上线主网

  • 根据路线图,Spacemesh 未来会考虑添加智能合约、隐私转账、状态通道等技术。

Chia

Chia 由 BitTorrent 的创始者创立。使用的是时空证明(Proof Of Space and Time)的共识算法,组合了「空间证明」和「时间证明」两种共识机制。

Chia 获得了 A16Z 等知名风投 300 万美元种子轮融资。打算在产品正式上市前完成在美国证券交易委员会 (SEC) 注册的 IPO。因此 Chia 的代币会分为两部分,一部分类似股票可以获得分红,另一部分是加密货币,可流通,且有使用价值。目前代币发行方式不明确。

Chia 在传统的空间证明 (Proof Of Space) 基础上引入了可验证的延迟函数 (VDF),VDF 得出运算结果必须经过一定时间,并可以由网络中的任何人快速验证,该结果可增加 PoS 获得出块权的概率,由于VDF其时间参数是线性的,所以最优质量能最先finalized。

Chia 达成共识的过程分为两步,在Proof of Space(PoS)阶段之后,三个最好的证明结果被传播到网络,PoT 节点开始处理它们,通过 PoT 验证的块将同步给全网。PoS 质量越好,PoT 过程越快。PoST 证明算法可以有效地避免重写攻击、DDoS以及垃圾邮件等恶意攻击。

除了共识层的创新,Chia 还提供了一种能更好构建智能合约交易的编程语言 ——Chialisp,支持原子交换、授权收款人、可恢复的钱包、多重签名钱包和限价钱包的智能合约实例。

发展现状

  • Alpha 测试网于 2019 年 12 月 5 日发布,2020 年 4 月 9 日已升级至1.0 beta3

  • 测试网引入共识层和首版 Chialisp 语言。

Burst

Burst 是 PoC 领域的开创者。

  • 2014 年 8 月 11 日主网上线。

  • 2015 年 8 月匿名创始团队消失,其后由社区接管,无实质进展。

  • 2017 年的 8 月, POCC ( PoC Consortium ) 联盟的接手为 Burst 注入了生机,经过 2 年多的主网检验和代码优化,PoCC团队将原始版本代码的零测试覆盖提升到了底层代码全覆盖,这部分核心代码成熟度非常高,后续几乎所有BHD,BooM,LHD等PoC币种都是基于此共识规范开发。

  • 2019年1月,PoCC 团队因丑闻退出社区,Burst App Team(BAT)开始接手,开发进入缓慢节奏。

  • 如今 Burst 的全网算力回落至 260P(近30日平均全网算力) ,已明显落后于BHD、LHD等同类型 PoC 代币。

技术方面,Burst 开创了 PoC 领域,为 PoC 领域技术积累打下坚实基础。可以说后来者 BHD,BooM,LHD 都得益于 Burst 的探索成果。

Burst 的成功历史证明了 PoC 理念的社区基础。在没有投资机构,没有市场宣传的情况下,Burst 在加密社区获得了大量关注和支持,并影响了一批 PoC 区块链项目。

最后我们用一张表格总结一下

PoC项目盘点:MASS与Filecoin、Spacemesh、Chia、Burst对比从这几个项目我们可以看出,不论是社区还是投资机构,都非常认同 PoC 理念,并寄予厚望。在技术层面,采用 PoC 区块链都必须面对 PoC 固有的难题,如抗ASIC机制、长程攻击,只是采用的技术解决方案不同。MASS 的优势体现在:

  • 实现程度高

MASS Net 主网已于2019年9月上线,运行平稳。

挖矿生态已初具规模,既有面向大型专业矿工的矿池MinePool,提供专业矿机销售、部署及管理服务;也有面向中小型矿工的一键挖矿式矿池WePool,提供自有硬盘连入和租用云空间连入两种模式。

软件工具全面,目前已提供全节点钱包、全节点挖矿、区块链浏览器等基础软件。

PoC项目盘点:MASS与Filecoin、Spacemesh、Chia、Burst对比

  • 完善的经济激励模型

MASS Net 设计了一个非常巧妙的经济激励体系。矿工可通过两种方式获得收益:

1) 通过硬盘挖矿获得奖励,如果在容量空间上绑定一定数量的 MASS 币可以提高挖 矿奖励。

2) 通过将 MASS 币锁定一定期限,获得区块奖励。

这一经济激励体系能自动平衡 MASS 币流通量和价格。当价格偏高时,矿工倾向于采用硬盘挖矿;当价格偏低时,矿工倾向于通过购买 MASS 币锁定挖矿,此时硬盘挖矿难度降低、收益变高,反过来激励矿工通过硬盘挖矿。这种动态平衡的经济激励体系,能让矿工决策和加密币价格互相影响、自动调整,进而提供安全、稳定的去中心化账本服务。

  • 公平

MASS Net 没有融资,没有预挖,完全由社区主导,确保了网络的公平性。

  • 多链生态

MASS Net 所采用的共识层——MASS 共识引擎,具有通用性。与单链独立挖矿不同,PoC共识具有天然的多链特性,相同的硬盘空间可以为满足相同 PoC 共识标准的多条链提供空间证明。这种特性不仅能够减少能耗,提升整体吞吐量,也是构造PoC多链生态的基础。而 MASS 加密币作为 MASS 跨链生态的价值锚点,也将极大承载 MASS 生态的价值。

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