（二）区块链的共识算法：PoS 及其 例子 代码 实现

做者：林冠宏 / 指尖下的幽灵

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目录

• 前序
• PoS 共识算法
• PoS 的特色
• 编写 PoS 代码
  • 候选块数组
  • 块中的节点地址
  • 进行股权分配
  • 根据股权选出赢家
  • 结束

前序

这篇文章是上一篇的序章，上一篇的连接地址是：

juejin.im/post/5b78f6…（一）区块链的共识算法：总体介绍 及 分叉 的通俗讲解

本篇文章将会着重介绍 PoS 共识算法和采用代码例子来实在地阐述它

关于什么是共识算法这个问题，请查看（一）区块链的共识算法：总体介绍 及 分叉 的通俗讲解 ，里面已经给出了答案。

PoS 共识算法

PoS 全称为 Proof of Stake 股权证实。字面意思就是，股份制。就是说，谁的股份越多，谁的话事权越大，这和咱们生活中的股份制公司中的股东的意思的差很少的。

可是，在区块链的应用中，咱们并不可能真实地分配给链中的节点股份，取而代之的是另一些东西，这些东西充当股份，咱们将这些东西分配给链中节点。下面将举一些例子来加以阐述这个概念。

例如 PoS 在虚拟货币的应用中，咱们能够把持币量的多少，来看做拥有股权、股份的多少，假设某条公链以拥有的 XXX 代币的数量来衡量，这个节点的股份有多少，它的话事权有多少。假设一个公链网络中，共有3个节点，A 和 B 和 C，其中 A 节点拥有10000 个 XXX 代币，而 B 和 C 分别有 1000 和 2000 个，那么在这个以太坊网络中，A 的区块是最有可能被选中的，话事权是比较大的。

再例如，假设往后的某个非虚拟货币的区块链、公有链，一条实体业结合的链，例如 汽车链，咱们就能够把每一位车主所拥有的车辆数目和他的车价值多少钱来分配股份，例如规定一条公式：车数*车价值 = 股份的多少，在 PoS 中股份是一个概念，一个衡量话事权的概念。

PoS 的特色

上面的描述已经说明了 PoS 共识算法的概念。由于它是以拥有某样东西的数量来衡量话事权的，这就意味着，只要咱们的节点，拥有这类东西，哪怕拥有的只有 一个，都是有话事权的，即便很小，甚至都没机会露面，但它仍是有机会。

在 PoS 中，块是已经铸造好的(这里没有“挖矿”的概念，因此咱们不用这个词来证实股份)，PoW 是有挖矿概念的。

这也就形成了它有下面的特色：

• 优势：

  • 缩短了共识达成的时间，链中共识块的速度更快
  • 再也不须要大量消耗能源挖矿
  • 做弊得不尝失，由于若是一名持有 51% 以上股权的人做弊，至关于他坑了本身，由于他是拥有股权最多的人，做弊致使的结果每每是拥有着越多的损失越多

• 缺点：

  • 攻击成本低，只有节点有物品数量，例如代币数量，就能发起脏数据的区块攻击
  • 另外拥有代币数量大的节点得到记帐权的几率会更大，会使得网络共识受少数富裕帐户支配，从而失去公正性

编写 PoS 代码

为了能让更多人，以及非 go 开发者能看懂，下面将经过 伪代码 来实现，完整的 go 代码请留邮箱。

首先咱们使用一个候选区块数组来保存，每个 节点 广播过来的和本身当前节点生成的区块对象：

candidateBlocks [ ]Blocks   候选区块数组

复制代码

每一个区块结构体里面有一个变量 是用来记录生成这个区块的节点地址的

type Block struct {
    Timestamp   string    // 时间戳，表明该区块的生成时间
    Hash        string    // 这个区块的 hash 值
    PrevHash    string    // 这个区块的 上一个 区块的 hash 值
    NodeAddress string    // 生成这个区块的 节点地址
    Data        string    // 区块携带的数据
}
复制代码

而后有一个 子线程，专门负责遍历 候选区块数组，来根据区块里面的节点地址 获取 它的代币数量，而后分配股权

stakeRecord []string  // 数组

for block ~ candidateBlocks {
   coinNum = getCoinBalance(block.NodeAddress) // 获取代币数量
   for i ~ coinNum {  // 币有多少，就循环添加多少次
       if stakeRecord.contains(block.NodeAddress) {  // 是否以及包含了
           break // 包含的就再也不重复添加
       }
       stakeRecord = append(block.NodeAddress) // 添加
   }
}

复制代码

而后从 stakeRecord 中 选出一个竞选胜利者。这个几率就和上面的 coinNum 有关，越大就越有机会。

index = randInt()  // 得出一个整形随机数

winner = stakeRecord[index]  // 取出胜利者节点的地址

复制代码

最后，咱们就能取出这个 winner 所生成的区块来进行公链的接入，而后广播出去

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

// 广播出去

...

复制代码

以上，就是一个很简单的， PoS 算法机制的代码实现，单纯地根据持币数量来作股权分配。而事实上，事情每每是比较复杂的，想一想一下，若是个人股权的分配，不只仅和代币的数量有关系呢，对吧，这样的话，就能衍生各类各样的想法变种方式

例如以太坊加入了币龄，在候选成功后，以太坊在这个步骤还会扣除币龄。种种的这些，都是能够变的，咱们要理解 PoS 的精髓，才能在开发本身的公有链的时候，随心而行