上集回顧

昨天提到了比特幣的 PoW、以太坊的 PoS 以及其底層的 Gasper，由 GHOST-LMD（負責分叉鏈的選擇），以及 Casper FFG（區塊最終性確認）兩個部分組成。

以太坊的 PoS 與 Gasper

昨天沒提到的是，採用 Gasper 對以太坊又有什麼好處呢？Day 4 時提到以太坊的長期發展目標，The Surge 的部分希望能擴容以太坊網路。其中一個重要技術是接下來幾天我們將會提到的分片（Sharding）。

在 PoS 網路中，區塊的驗證者是由系統（Beacon chain）隨機分配。當未來以太坊轉向分片網路後，系統就能將驗證者自然、輕易的分配到多個分片鏈上各自進行驗證。

傳統 PoW 網路則因其算力競爭的特性，難以自然地實現分片網路。

引言

傳統共識機制的瓶頸在於「時間同步」，分散式節點間需要大量溝通以同步時間。

以比特幣為例，儘管沒有時間同步，但其透過算力競爭的方式，也導致出塊時間變得十分緩慢。

以太坊的部分，則是透過一個固定 12 秒的 Slot 進行時間同步，使得出塊時間固定就是約 12 秒。

從以上兩個例子能看到，分散式系統內的時間同步，以及如何達成共識機制，都會顯著影響整個區塊鏈網路的吞吐量與 TPS。

Solana：PoS + PoH

Solana 為了解決時間同步的問題，並提升吞吐量、TPS，引入了一個特殊的 PoH（Proof of History）機制。但是，別會錯意了，Solana 基本上還是個基於 PoS 的區塊鏈網路。

PoH 可以想像成是一個執行在 Block Proposer 上的時鐘，會持續生成一個 timestamp，每次有交易被提交到 Proposer 的 Mempool 時，就會把交易與 timestamp 合併在一起，以確保交易之間的先後順序。

因此，Solana 不需要定義一個同步的 Slot 時間，在節點間達成時間上的共識，所以能大幅提升網路的吞吐量。

具體而言，這個時鐘是一個可驗證延遲函數（VDF, Verifiable Delay Function），以 H(x) 表示。

H(x) 會對輸入 x 進行加密雜湊運算，產生 h0, h1, h2, ... 的與時間有關的序列。其中，h_i = H(h_{i-1})。

當交易被提交到 Proposer，在 Solana 中又被稱為 Leader，的 Mempool 後，交易與 VDF 的當前狀態 h_x 會被綁定：

P = F(Leader signature, Tx, h_x)

其中，P 是綁定後的結果，而 VDF 產生的下個狀態則會是 h_{i+1} = H(P)。

因此，Solana 的任何驗證節點收到交易後，會有 Tx 與 P，因此可以驗證 P 是否由 Leader 簽章，並且與 VDF 狀態 h_i 正確綁定。

TRON: DPoS

DPoS（Delegated PoS）是委託權益證明的意思。白話來說，相當於間接選舉。TRON 上面的原生代幣是 TRX，質押一定數量 TRX 的節點能獲得 TRON Power，投票給他們信任的候選人。最後，排名前 27 名的候選人成為「超級代表」，相當於 Ethereum 上的驗證者。

超級代表進行驗證，獲得獎勵後會部分分配給當初的選民，而代表表現不佳（如離線或作惡），也會被替換。

TRON DPoS 的方式，讓全力集中於 27 個超級代表上，儘管去中心化程度與安全性下降，但明顯看得出，由於只要在 27 個人之間達成共識，溝通的成本與延遲都能大幅下降，使得整體網路的吞吐量與 TPS 能有顯著提升。

相較於 Solana，我覺得是目標相同（高吞吐量、TPS），但做法截然不同的兩種路線。Solana 透過密碼學的方式，維持去中心化程度，提升吞吐量；而 TRON 則是更工程或實際的路線，以簡化流程、更加中心化的方式，提升吞吐量。

結語

其實還有很多有趣的共識機制可以討論，如 PoS 的其他變形（LPoS, NPoS）、Avalanche 的雪崩共識（Snow Consensus）、IOTA 的 DAG 能夠討論，但礙於篇幅，本文只介紹 Solana 與 Tron 的例子。

這幾天深入研究共識機制的部分，就發現其實非常有趣，背後與分散式系統這門研究領域息息相關。相關的 Term 如 Paxos、Raft、BFT、pBFT 也都是值得好幾篇文章深入探討的內容。