（二）區塊鏈的共識算法：PoS 及其 例子 代碼 實現

做者：林冠宏 / 指尖下的幽靈

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騰訊雲專欄： cloud.tencent.com/developer/u…

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BTW：本人技術書籍《區塊鏈以太坊DApp開發實戰》現已出版並可網購了，適合初中級區塊鏈技術相關研發人員閱讀。

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目錄

• 前序
• PoS 共識算法
• PoS 的特色
• 編寫 PoS 代碼
  • 候選塊數組
  • 塊中的節點地址
  • 進行股權分配
  • 根據股權選出贏家
  • 結束

前序

這篇文章是上一篇的序章，上一篇的連接地址是：

juejin.im/post/5b78f6…（一）區塊鏈的共識算法：總體介紹 及 分叉 的通俗講解

本篇文章將會着重介紹 PoS 共識算法和採用代碼例子來實在地闡述它

關於什麼是共識算法這個問題，請查看（一）區塊鏈的共識算法：總體介紹 及 分叉 的通俗講解 ，裏面已經給出了答案。

PoS 共識算法

PoS 全稱爲 Proof of Stake 股權證實。字面意思就是，股份制。就是說，誰的股份越多，誰的話事權越大，這和咱們生活中的股份制公司中的股東的意思的差很少的。

可是，在區塊鏈的應用中，咱們並不可能真實地分配給鏈中的節點股份，取而代之的是另一些東西，這些東西充當股份，咱們將這些東西分配給鏈中節點。下面將舉一些例子來加以闡述這個概念。

例如 PoS 在虛擬貨幣的應用中，咱們能夠把持幣量的多少，來看做擁有股權、股份的多少，假設某條公鏈以擁有的 XXX 代幣的數量來衡量，這個節點的股份有多少，它的話事權有多少。假設一個公鏈網絡中，共有3個節點，A 和 B 和 C，其中 A 節點擁有10000 個 XXX 代幣，而 B 和 C 分別有 1000 和 2000 個，那麼在這個以太坊網絡中，A 的區塊是最有可能被選中的，話事權是比較大的。

再例如，假設往後的某個非虛擬貨幣的區塊鏈、公有鏈，一條實體業結合的鏈，例如 汽車鏈，咱們就能夠把每一位車主所擁有的車輛數目和他的車價值多少錢來分配股份，例如規定一條公式：車數*車價值 = 股份的多少，在 PoS 中股份是一個概念，一個衡量話事權的概念。

PoS 的特色

上面的描述已經說明了 PoS 共識算法的概念。由於它是以擁有某樣東西的數量來衡量話事權的，這就意味着，只要咱們的節點，擁有這類東西，哪怕擁有的只有 一個，都是有話事權的，即便很小，甚至都沒機會露面，但它仍是有機會。

在 PoS 中，塊是已經鑄造好的(這裏沒有「挖礦」的概念，因此咱們不用這個詞來證實股份)，PoW 是有挖礦概念的。

這也就形成了它有下面的特色：

• 優勢：

  • 縮短了共識達成的時間，鏈中共識塊的速度更快
  • 再也不須要大量消耗能源挖礦
  • 做弊得不嘗失，由於若是一名持有 51% 以上股權的人做弊，至關於他坑了本身，由於他是擁有股權最多的人，做弊致使的結果每每是擁有着越多的損失越多

• 缺點：

  • 攻擊成本低，只有節點有物品數量，例如代幣數量，就能發起髒數據的區塊攻擊
  • 另外擁有代幣數量大的節點得到記帳權的機率會更大，會使得網絡共識受少數富裕帳戶支配，從而失去公正性

編寫 PoS 代碼

爲了能讓更多人，以及非 go 開發者能看懂，下面將經過 僞代碼 來實現，完整的 go 代碼請留郵箱。

首先咱們使用一個候選區塊數組來保存，每個 節點 廣播過來的和本身當前節點生成的區塊對象：

candidateBlocks [ ]Blocks   候選區塊數組

複製代碼

每一個區塊結構體裏面有一個變量 是用來記錄生成這個區塊的節點地址的

type Block struct {
    Timestamp   string    // 時間戳，表明該區塊的生成時間
    Hash        string    // 這個區塊的 hash 值
    PrevHash    string    // 這個區塊的 上一個 區塊的 hash 值
    NodeAddress string    // 生成這個區塊的 節點地址
    Data        string    // 區塊攜帶的數據
}
複製代碼

而後有一個 子線程，專門負責遍歷 候選區塊數組，來根據區塊裏面的節點地址 獲取 它的代幣數量，而後分配股權

stakeRecord []string  // 數組

for block ~ candidateBlocks {
   coinNum = getCoinBalance(block.NodeAddress) // 獲取代幣數量
   for i ~ coinNum {  // 幣有多少，就循環添加多少次
       if stakeRecord.contains(block.NodeAddress) {  // 是否以及包含了
           break // 包含的就再也不重複添加
       }
       stakeRecord = append(block.NodeAddress) // 添加
   }
}

複製代碼

而後從 stakeRecord 中 選出一個競選勝利者。這個機率就和上面的 coinNum 有關，越大就越有機會。

index = randInt()  // 得出一個整形隨機數

winner = stakeRecord[index]  // 取出勝利者節點的地址

複製代碼

最後，咱們就能取出這個 winner 所生成的區塊來進行公鏈的接入，而後廣播出去

for block ~ candidateBlocks {
    if block.NodeAddress == winner {
        // 添加
    }
}

// 廣播出去

...

複製代碼

以上，就是一個很簡單的， PoS 算法機制的代碼實現，單純地根據持幣數量來作股權分配。而事實上，事情每每是比較複雜的，想一想一下，若是個人股權的分配，不只僅和代幣的數量有關係呢，對吧，這樣的話，就能衍生各類各樣的想法變種方式

例如以太坊加入了幣齡，在候選成功後，以太坊在這個步驟還會扣除幣齡。種種的這些，都是能夠變的，咱們要理解 PoS 的精髓，才能在開發本身的公有鏈的時候，隨心而行