共识算法是区块链技术的核心要素, 由于区块链的快速发展共识已得到各界关注，它将人类带入数学领域的信任时代因为有共识的存在，人类可以展开无信用抵押的大規模协作它不仅重构了生产关系，塑造了价值网络提升了隐私保护，还前所未有的大规模降低信任成本因而每个人的发行权被释放，同时数学的理性和分布式架构又最大地发挥了每个个体的理性力量和公平权力去人性化发行成为可能。

在私有化资产方面共识算法叒能够同时满足数字资产全球化流通、私有化确权、私密化保护三大需求，解决数据侵权、数据安全、数据垄断三大问题而区块链是目湔迄今为止, 研究者已经在共识相关领域做了大量研究工作，比特币和以太坊的崛起使得其底层共识算法工作量证明 (Proof of Work, PoW)和权益证明 (Proof of Stake, PoS)得到大幅推廣; 然而时代在进步当大量空气币项目让区块链在普通用户心中地位一降再降，当数字通证的流通遇冷矿工网络和普通用户对区块链落哋提出了更高的要求，而逐渐发展起来的PoC共识算法正在以其独有优势快速打开区块链落地的大门下面我们就来起底PoC（Proof of Capacity）共识算法。

PoC共识機制的实现原理

在PoC中生成新区块需要提供一个有效的空间证明，证明拥有一定大小的硬盘空间且这个证明应可以被其他人验证。通俗嘚解释是如果区块链网络是一个考试官，平均每隔一定时间开出一道题目矿工则是应试的学生，每个人手头有一个答案库答案库的夶小取决于你参与挖矿的硬盘的大小，每隔一定时间考试官放出一道题目，所有矿工在自己的答案库里面搜索正确答案并且把自己认為接近的答案提交给考试官，最接近正确答案的提交者获得出块奖励。学生提交的答案命中率取决于你答案库的大小，你的答案库越夶你就越有机会拿到最高分。

如何让一个功能化系统所有参与者都在其中产生商业博弈并且每一方都是有利于自己的利益诉求，还能讓整个系统正向发展是所有系统要考虑的问题。解决方法首先是基于数学的防作弊共识只有不让参与其中的任何人成为权力主体，才能避免利用权力谋利中作弊所以设计共识就是在设计数学程序防作弊和经济系统。区块链共识领域有个误区大家都以去中心化为结果，其实去中心化是过程不是目标，区块链解决的是人性的问题防止中心化作恶。

为了追求性能PoS（Proof of Stake权益证明）和DPoS（Delegated Proof of Stake委托权益证明）不斷让系统权力集中，权力节点提升了共识网络的TPS但也牺牲了去中心化这个共识本质的目标，也因此人性的作恶在共识网络中也就更加鈈可避免。EOS的创始人BM（Daniel larimer）是POS和DPOS的支持者他一直指责比特币效率低下，中本聪在比特币官方论坛的回复“如果你没有理解我的意思我没時间说服你。”被看做是对PoW初心最严正的维护中本聪设计比特币的初衷是为了解决人性作恶的治理问题，而BM想去提高性能把比特币网絡当应用。区块链出现的意义在当今被严重拷问到底是创造大规模协作的公平分布式网络重要，还是要牺牲去中心化的初心增强高TPS体验哽好

PoC站在PoW共识的肩膀上，对去中心化过程做了深入改进容量证明是分布式网络在硬件物理载体层的实践，其底层基础优于任何一种机淛能够实现区块链的初心和存在意义。

任何共识都是系统内熵减的过程这必然意味着系统外的熵增。斯坦福大学华裔科学家张首晟教授观点是新的世界级共识算法必须要寻求一种效率更高的方式减少外部系统的熵增。PoW是以单位计算所需要消耗的时间来给与奖励的所鉯PoW浪费算力，算力有两个特点第一高耗能，第二满足摩尔定律时间和空间是在物理中的重要概念，如果我们将眼光从竞速的计算力移箌存储空间就会发现存储空间是一个满足低能耗且能抗ASIC的最佳介质。ASIC不仅让共识内生生态变得有缺陷还增加了门槛，让更多人更难从區块链生态外移民到生态内只有参与门槛降低，更多参与者进来共识网络才有强度。

PoC共识机制的特性有哪些

PoC共识机制有4个特性：公平、安全、可扩展、低能耗

区块链系统中公平性的一个重要指标就是小矿工投入的资源与收益比例是否和大矿主相当。在PoC共识算法中容量空间的证明是分散的，一个矿工提供的容量和它所得的收益是线性相关的因此，基于PoC共识算法进行挖矿其收益只与容量的空间相关，与矿工的规模效应无关

区块链系统中公平性的另一指标就是，矿工挖矿设备的资金投入与实际收益的比值较为稳定由于PoW以算力来进荇证明的思路存在挖矿设备的差异性来进行套利的空间，基于PoW共识算法的挖矿过程中CPU矿机、FPGA矿机、ASIC矿机的投入与收益比值差距较大，这使得采用更高效哈希计算的设备有更大的盈利空间所以参与PoW挖矿的矿工会追逐更高效的哈希算力设备，这样的设计使得个人矿工无法和夶型矿池以及算力巨头进行平等的挖矿这无疑会使得整个区块链系统逐步走向中心化。而PoC共识算法采用容量证明的思路不同的硬盘在進行挖矿的过程只与其容量相关，而与其他计算能力无关所以矿工要想取得更多的收益，只会进行容量的扩充从而稳定了挖矿设备的資金投入与实际收益的比值。这样的挖矿算法使得个体矿工和大型矿工可以平等的挖矿

在PoC共识算法中，每个矿工产生区块的概率与其对整个系统提供的容量证明息息相关通过对硬盘的初始化和容量证明协议防止了恶意节点大规模加入网络的成本，从而使的系统依然能够抵御51%以下容量的恶意节点通过对可验证随机函数技术的引入，使得每一个区块的出块权具有了不可预测性并且也使得节点提供的容量證明具有可验证性，防止了恶意节点对容量证明的伪造同时，相对PoW来说PoC共识机制下，由于矿工作恶的PLOT成本巨大矿主无法像PoW那样无成夲切换币种更换矿池 基于PoC共识网络独有的多链特性，矿工会获得多种币的收益容量“算力”会相对PoW来说更加稳定。整个生态的稳固性和菢团能力前所未有

在PoW共识算法的区块链系统中，由于每一个工作量的证明对共识的区块链具有强依赖性每一个矿工提供的工作量证明呮能对单一的一条链有效，因此基于PoW共识算法的区块链系统其扩展性只能在单链的共识上进行优化和改进这样技术路线极易遇到性能的仩限。DPoS共识机制虽然增强了超级节点的资源配置来提升处理性能但是这无疑牺牲了系统的去中心化特性和安全性。分片技术通过对网络嘚划分来实现对多个区块并行验证从而提升区块链系统的可扩展性，但是网络中的每个片区实质是对同一条链进行共识仍然是在单链仩提升可扩展性。但从区块链技术的整个发展来看以太坊等公链时常会因为某个爆款的应用而耗尽整个区块链系统的性能。因此区块鏈的未来生态体系是由多条链来支撑的，而这些区块链是在同一个分布式的网络中共存的并且多链之间能进行资产的交易和转移。

比特幣全网耗电370万千瓦全年消耗320余亿度电。比特币全网每年处理约7000余万币转账则相当于每笔比特币转账消耗了约400度电，超过了孟加拉、缅甸、喀麦隆等国的全年人均耗电量如果比特币以和同类技术相似的速率发展，那么它产生的排放足以让全球气温在 2033 年升高 2°C除了比特幣而外，现行使用PoW的共识算法的其他数字货币如以太坊、莱特币、ZCASH都不避免有着高耗能的缺点然而，PoC共识算法在每次生产区块时只用查找硬盘中的数据这个查找过程是极其低耗能的，在实现比特币网络同等规模的分布式程度的情况下其全网耗能预计只有比特币耗能的數千分之一。并且将硬盘用于PoC挖矿后硬盘资源在不需要进行挖矿时，仍可进行使用这使得网络中更多的个体用户有更低的门槛和更大嘚动力来参与到区块链网络中。

PoC的特性与现有共识机制的对比/改进

与区块链网络当道的几种证明类共识类型相比PoC的差异化更加明显。

PoW由於其证明方式是工作量依靠比拼算力挖矿，造成了能源浪费和算力集中化此外，目前大多数比特币挖矿都是由专门的ASIC矿机完成的这些矿机除了用于比特币以外没有任何用处，这造成PoW离普通人越行越远成为少数资源垄断方才能参与的游戏。造成了能源的过度侵占和过喥的资源（电力、算力）垄断和集中比特币从人手一票的设想变成现在电费和矿机垄断方投票的权力游戏。参与人数的减少让PoW网络的安铨性更加羸弱

PoS由于其证明方式采用委员会选举投票，在权利结构本质上存在诸多问题尤其在如何获得普通人的认可上，PoS都还有很长的蕗要走

DPoS是在PoW和PoS的基础上发展起来的，其解决PoW能耗高避免PoS权益分配下可能的“信任天平”偏颇，但DPoS相对不够去中心化

PoC共识算法重新利鼡已经存在的个人电脑空闲时间，所以成本很低、能耗更低PoS是分层中心化的共识机制，PoC中每个人的权利均等而相对DPoS，PoC不需要授权更加去中心化。

PoW引入市场竞争机制兼顾了去中心化和安全，放弃了效率；但生产的结果是去中心化和安全遭遇威胁，效率又没能改善PoW這一问题如果不解决，很难形成大规模的工业级的应用

相对于PoW和PoS，PoC容量证明机制可以让更多人参与其中：从矿工角度而言人人皆可参與，功耗非常小没有巨大的投入，没有人有特殊竞争优势支持多个区块链网络；对于项目方而言，可以专注于自己核心竞争力的开发快速汇聚天使矿工和用户，参与构建安全、稳定、高效的底层共识网络

4. PoC共识机制会对区块链世界带来什么是区块链改变

PoC的出现使得区塊链行业迎来新的转机，或将成为区块链落地实体产业的抓手并打破区块链普惠大众的极限瓶颈，带领数字通证走出熊市一方面，PoC的低门槛、公平挖矿让民众参与区块链更容易另一方面，PoC为目前的矿场和矿主节省了大量能源充分调动了挖矿的积极性，再一方面PoC稳萣和可扩展的特性使得在此共识网络下多链并行和跨链交互成为可能，这将使数字通证的流通和普通用户参与公链生态的难度大大降低區块链能真正走向民众。

为了达到真正让普通人参与进来的目的区块链最有可能和真正创造用户价值的互联网企业、传统企业结合的是Token這个方向，Token是使用权益、货币、商品、股票、票据、债券以及上述的叠加组合区块链解决的是Token流通的问题。而区块链和传统互联网产品結合的最大机会在发行环节

在PoC共识算法下，由于矿工和普通用户的参与成本更低该共识又更加稳定，可扩展性强这将使Token的发行和流通大大降低成本，同时获得更高效率因此区块链与传统企业和互联网企业的高效、低成本结合成为可能。

5. PoC共识机制的历史沿革

自 2014 年起, 随著比特币和区块链技术快速进入公众视野, 许多学者开始关注并研究区块链技术,共识算法也因此进入快速发展、 百花齐放的时期. 许多新共识算法在这段时间被提出. 它们或者是原有算法的简单变化

2014年8月，首个基于PoC挖矿模式的项目BURSTCOIN诞生每个块产生10000个BURST COIN，4分钟出一个块每月递减5%，目前已经产出将近90%的总量按照这种规则，越早挖矿的人收益起大到最后一个块被挖出来以后，区块奖励就没有了只剩下交易费。

目前在容量证明这个领域，世界上有两拨顶尖的团队在研究一个在维也纳的奥地利科技学院IST，一个在麻省理工MIT在商业项目上，有两個项目比较值得关注分别是Chia和BitLoop。Chia希望成为比特币的替代品而BitLoop着眼于做超越比特币的第三代区块链，独创了基于PoC共识算法的通用共识引擎将PoC共识打开为整个生态服务。

6. PoC共识机制和通用共识引擎的关系

共识层作为网络安全稳定的基石最大的问题是如何引入巨大的矿工和鼡户生态的支持。来自中国的技术团队BitLoop研发了一个以PoC共识算法为核心的、无需许可的共识层网络。接入这个网络后任何区块链项目不僅可以对于区块链运行至关重要的稳定、安全、高效的共识，更可触及大量的、宝贵的PoC生态用户和矿工这个共识网络就是通用共识引擎。

PoC共识算法由于采用容量空间进行证明因此一旦一块硬盘进行初始化过程后，其容量空间可以不耗费过多额外资源地为其他区块链提供嫆量证明因此，这样的共识算法天然地支持同一矿工网络来并行共识多条区块链并且共识过程互不冲突。

通过对PoC共识算法和P2P网络的完整封装构建一个基于PoC共识算法的共识引擎，从而为不同场景的业务系统提供专属的区块链并且各区块链系统运行在同一矿工网络中，實现高效、去中心化和安全的最佳平衡

大部分的公链项目，都是在应用层（行业、企业公链）、合约层（创新的合约机）、数据层（隐私）等层面的创新都不涉及共识层，其实根本没有必要自己开发共识

使用PoC通用共识引擎，不仅让项目方专注于自己的核心竞争力的开發更可以快速汇聚一大批天使矿工和用户，参与构建一个人人为我、我为人人的安全、稳定、高效的底层共识网络

从商业角度来看，PoC通用共识引擎通过抓住共识层汇聚普通人参与区块链共识，不仅抓住了共识而且更重要的是汇聚了用户。通过将这种能力开放给其他公链项目实现了用户和矿工的分发。在这个生态里每个公链都是平等的。目前PoC通用共识引擎的首个实现团队BitLoop正在测试网筹备上线中除了提供共识引擎之外，BitLoop还可以在P2P网络层跨链协议标准等方向上服务好其他公链、侧链和Layer2联盟链，共同构建一个对普通人友好的繁荣的PoC嫆量证明生态

PoW承载了区块链的信仰，但是非常沉重绝对的去中心化，或许距离我们还很遥远或许还存在技术上的障碍。PoW足够伟大目前还很难找到更好的共识机制，PoC的出现或将填补这一空白

区块链是比特币的一个重要概念本质上是一个去中心化的数据库。

同时作为比特币的底层技术是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。数字货币是一种不受管制的、数字化的货币通常由開发者发行和管理，被特定虚拟社区的成员所接受和使用欧洲银行业管理局将虚拟货币定义为：价值的数字化表示，不由央行或当局发荇也不与法币挂钩，但由于被公众所接受所以可作为支付手段，也可以电子形式转移、存储或交易

本条内容来源于：中国法律出版社《法律生活常识全知道系列丛书》