什么是历史证明(PoH)，和工作量证明(PoW)、权益证明(PoS)有什么区别？

历史证明（Proof of History，PoH）是Solana一个巧妙又实用性极高的创新。传统的区块链将时间和状态耦合在一起，只有新区块诞生才能产生全局一致的状态。历史证明机制则将基于哈希的时间链和状态分离，不是将每个区块的哈希链接在一起，而是网络中的验证者对区块内的哈希本身进行哈希，这种机制就是历史证明。

历史证明共识算法的出现

市场上有许多共识算法，每种算法都提供独特的方法来处理区块创建。最初也是最流行的算法是工作量证明，它需要解决复杂的数学方程，以便在网络上创建新的区块链块。

虽然这种方法由于其加密性质而高度安全，但工作量证明算法需要大量的计算能力、能耗和时间。最近，由于这些严苛的要求，工作量证明算法变得不那么流行，加密货币世界涌入了全新的共识算法。

PoH算法为验证区块链区块提供了一种更直接的方法。简而言之，它的概念为添加到系统的每个块创建唯一的时间戳。这样，控制节点的时间顺序就容易得多，这反过来又简化了验证过程。

在如此严格的交易程序下，恶意攻击者想要操纵区块链网络的机会要低得多，因为每笔交易都会立即被记录并固化在网络上。

历史证明和工作量证明对比

历史证明如何运作

虽然历史证明算法概念一开始可能很难理解，但用铁路做类比很容易想象这种方法。

想象一下，快递员X通过铁路系统将包裹A从纽约发送到洛杉矶，包裹A上没有任何明显的标记或印章，唯一的指示是包裹A应交付到洛杉矶。

使用这种方法，包裹交付过程非常耗时且复杂。纽约和洛杉矶之间的每个车站都需要验证此包裹的性质以及它之前经过的站点。在包裹A最终到达洛杉矶之前，每个站点都需要再次完成工作。

因此，很容易理解为什么这种方法是繁杂且不必要的。

相反，想象一下包裹B从纽约发送到洛杉矶的场景。现在，每个站点都可以在包装上贴上各自的印章，为给定的包装创建独特的跟踪记录和历史证明。

通过这种方法，每个站点都将迅速验证包裹的来源以及它是否合法，不再有混乱、过多的文书工作和多余的程序。

历史证明概念以相同的方式运作，让区块链网络通过其不同的时间戳来验证每笔交易。这样，每笔交易都需要检查和验证一次，而不是每次都需要重新检查整个网络。

因此，PoH共识算法可以为给定的区块链网络节省时间、金钱和能量输出，为旧的共识算法方法提供帕累托改进。

虽然工作量证明算法由于其完善的安全能力仍然是市场上的主要选择，但历史证明算法正在成为未来的首选验证系统。

历史证明原理

历史证明算法的好处

历史证明算法在共识方法论领域仍然相对较新。尽管它很年轻，但PoH在工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）算法上引入了一些核心改进。

对计算能力的需求更少

PoW和PoS方法都需要相当多的计算能力来批准网络上的新节点，这已经不是什么秘密了。虽然 PoS 对要求极高的 POW 方法进行了一些改进，但它仍然需要昂贵的设置和大量精力来批准交易。

对于 PoH，情况不再如此，因为该系统依赖于可验证延迟函数 （VDF） 算法来验证每个交易。VDF需要更少的能源和计算资源，因为它只是创建和检查新添加的网络节点的时间戳。

因此，整个验证过程进行得迅速、高效，不会对环境造成有害的碳排放。

最终性

最终性是节点验证过程中的关键概念之一，确保每个节点添加在网络中都是不可变的。在PoW和PoS方法中，最终性是概率性的，这意味着每个节点添加仍会发生变化或失效。

虽然这两种共识算法都经过了验证，但这种逆转的小可能性仍然是不可取的，并且可能会给相关方带来不利的情况。

使用PoH算法，最终性是即时且不可变的。一旦任何区块被转移到区块链网络，它就会牢牢地留在网络中，没有任何逆转的机会。

通过这种方法，参与者可以对给定区块链网络的未来抱有坚如磐石的期望。

小型的数码存储

虽然 PoW 算法需要大量空间来存储其方程并再次运行它们以进行重复块添加，但 PoH 方法只需要存储时间戳。

由于时间戳实际上只是年表的跟踪记录，因此它们在区块链平台上几乎不需要专用存储。因此，平台所有者和矿工可以降低他们的存储需求，并为其他操作节省宝贵的资源。

PoH和PoW、PoS、dPoS

工作量证明（PoW）

工作量证明和历史证明有一些相似之处。这两种方法都依赖于计算能力的确定支出来生成块。

与比特币和大多数其他PoW区块链一样，Solana也使用SHA-256算法。这就提出了ASIC能否显著加快PoH中VDF函数求解的问题。

Solana认为，这不是一个挑战，大多数asic的处理能力将在可接受的范围内用于更广泛的网络。

因为PoH从网络上消除了时间戳的负担，所以它产生的区块链比迄今为止使用PoW所能实现的任何区块链都要轻得多、快得多。

权益证明（PoS）

权益证明（PoS）是以太坊长期承诺的可伸缩性解决方案。在PoS中，网络参与者用筹码来表示成为下一个块矿工并获得相关奖励的机会。

然而，PoS带来了一个重大的挑战，被称为“没有什么风险”。在PoW区块链中，矿工一次只能在一条链子上采矿，而不能在分叉上。然而，在PoS中，矿工可以将他们的代币放置在同一个区块链的许多不同的分叉上。

以太坊将在2020年实施PoS，通过对投票给错误区块链的矿工实施惩罚来克服这一挑战。Vitalik Buterin之前还提出了第二种解决方案，即惩罚任何对任何给定块的两个不同版本进行投票的人。

PoH协议本身并不阻止恶意的参与者。因此，Solana部署了Tower BFT向网络参与者保证，如果发现坏人投票反对PoH，他们的权益将被“削减”，从而受到惩罚。

就其本身而言，PoS也很容易受到远程攻击，因此较早的参与者可以通过对较晚加入的参与者生成的块进行抵抗来劫持链。Tower BFT通过规范化获得超过三分之二网络投票的块来防止这种攻击。

此外，块生产时间仅为400毫秒，并且在随后的每400 m/s时间段过后，回滚时间将加倍。因此，大约12秒后，回滚网络所需的时间将达到几十年。

委托权益证明（dPoS）

EOS和其他人使用委托权益证明（dPoS），通过将块生产委托给少数网络参与者来实现更快的吞吐量。这些块生成器是由代币持有者选出的。

在EOS中，只有21个块生产者控制网络。EOS发布后，这方面的挑战几乎可以立即显现出来。只有21个块生产者意味着网络高度集中。

此外，还有一种风险是，选民会聚集在一起，试图操纵对他们有利的区块生产者选举，就像EOS被指责的那样。该协议仅依赖于投票群体来选举将为网络利益行事的块生产者。

相反，PoH与Tower BFT的合并，通过引入一种强大的抑制因素，阻止了糟糕的参与者，即如果他们投票反对共识，他们的权益将被大幅削减。与dPoS相比，这种威胁增强了安全性。