浅谈GAIAWORLD链的CPoS共识机制

如果说共识是区块链的基础，那共识机制就是区块链的灵魂。

区块链技术最大的创新点在于去中心化的信任，能够实现在一个陌生的网络环境里通过代码产生信任且完成交易，其运作的答案就是共识机制。它就像一个国家的法律，维系着“区块链世界”的日常运转。

共识（Consensus）的通俗释意是对某个问题达成一致性。区块链共识机制指的是多个分布式且不相干的节点面对一笔交易时达成一致性的算法。

在目前区块链中最常用的二种共识算法是工作量证明、权益证明。

1、工作量证明即PoW，就如字面的解释，Proof of Work就是工作越多，收益越大。

2、权益证明即PoS， 它类似股权凭证和投票系统，由持有最多（token）的人来最终决定。

基于PoS又延伸出一种较常用的共识算法：股份授权证明，即DPoS，这是PoS的进化方案，区别是DPoS选了一些“人大代表“，海量节点中选举出多个记账节点，交易被记账节点决定谁是正确的。

然而这几种被熟知的共识算法都存在一些较明显的弊端。比如PoW的最大弊端就是依赖机器进行数学运算来获取一致性记账权，这对硬件算力、电力会造成极度浪费。

PoS的诞生确实一定程度解决了挖矿过程中产生的大量能源过耗的问题，但却面临新的问题：拥有权益的参与者拥有更大权利，容易产生垄断。其次，所有的确认都只是概率上的表达，存在其他攻击的可能性。另外挖矿成本低，硬分叉十分容易。

为了同时解决区块链的资源耗损和安全性、垄断性问题，GAIAWORLD基于PoS算法，独创研发了CPoS共识算即CPoS(Competition Prove of Stake)共识机制，基于竞争和更公平的认证算法。

CPoS通过竞争的方式，选择投票权最高的地址作为出块节点。和其他股权证明方案不一样的是，CPoS中所有锻造者被随机分配到256个分组中，股权不仅仅取决于投入的资金量还和区块高度、累加次数、随机初始值相关联，在指定分组中股权最高的锻造者获得锻造当前区块的权利。

CPos共识机制做了哪些创新性改进？

为了提高公平性和避免串通作恶，CPoS引入了可验证随机数。即投票权不仅仅和保证金相关联，并且还和区块的随机数相关。

所有可能的随机数生成者都提前公布了自己的BLS公钥，当成为随机数生成者时会使用私钥和指定随机数生成算法生成随机数，所有的节点都可以使用BLS公钥对随机数进行验证。公钥是提前公布的，而随机数生成者也无法控制随机数，这样能保证结果是真正的公平。

这种制度设计使得更多的人可以获得锻造机会，而且资金投入量小的节点也有机会战胜资金投入量大的节点，这样的共识机制能更好的解决PoS和DPoS没能解决的安全性、监督性问题。

CPoS算法的本质则是让每一个节点都有随机的概率获得锻造新区块的机会，能更好的避免现有区块链的串通作恶现象，解决安全性和监督性的问题。

CPoS算法流程：

1.接收交易信息

2.计算出块分组

3. 打包并广播待确认区块

4. 验证出块信息

5. 计算总投票权，并确认区块

6. 重置锻造者投票权和分组

并且经过大量的测试后，基于CPoS共识算法的区块链可以达到更极致的运行效率。