《区块链技术与应用》北大肖臻老师——课程笔记【21-23】

  • 一、权益证明
  • 二、ETH-TheDAO

提示：以下内容只是个人在学习过程中记录的笔记，图片均是肖老师课程的截图，可供参考。如有错误或不足之处，请大家指正。

一、权益证明

权益证明proof of stake
比特币和 以太坊目前都是使用基于工作量的证明，这种共识机制受到一个普遍的批评——浪费电。

Y轴是TWH=Terawatt hours 10的 12次方
KWH=Kilowatt hours 10的3次方 （千瓦式）

一个交易要花一千度电。


以太坊能耗比比特币低的原因：比特币出块时间长，以太坊出块时间短，平均下来能耗低。

挖矿过程中的这些能耗是不是必须的？
矿工为了取得出块奖励而挖矿，为了激励矿工参与维护系统而有出块奖励。
挖矿的收益实际上是靠投入的资金决定的。

权益证明(virtual mining)
采用权益证明的加密货币会在发行之前预留一部分货币给开发者，也会出售一部分货币来获得发行的资金。

和工作量证明相比，权益证明的优点：
1、省去了挖矿的过程，避免了对能耗和环境的影响，减少了温室气体的排放
2、基于工作量证明的系统维护系统的安全不是一个闭环，挖矿设备不是在系统的生态圈中，是外部的资源，可以转化为挖矿的算力，转化成对挖矿攻击的能力。
采用权益证明，假设如果要发动51%攻击，需要有占比51%以上的币种，才能发动。这些币种是系统内部的，是一个闭环，外部的资源不会对系统安全造成直接影响。

权益证明遇到的挑战——两边下注问题 nothing at stake
在一条链上，出现分叉A、B，A链暂时是最长合法链，权益证明的情况下，可以对A、B两条链同时下注，锁定的币不会影响其他链的使用。

以太坊中准备采用的协议证明是Casper the Friendly Finality Gadget(FFG),在过渡阶段要和工作量证明混合使用，为工作量证明提供Finality， Finality是最终状态，包含在Finality的交易不会被取消。

Casper协议引入验证者（validator），要想成为validator，需要投入一定数量的以太币作为保证金，保证金会被系统锁定住。 Validator的作用是推动系统达成共识，投票决定哪条链是最长合法链，投票权重取决于投入保证金数目大小。

具体做法：挖矿时每挖出一个区块就作为一个epoch，决定是否能成为Finality要进行投票，两轮投票（two-phase commit）,第一轮投票是prepare message,第二轮投票是commit message, Caspe协议规定每一轮投票都要得到2/3验证者才能通过，按照保证金实际大小来算。
实际系统中，不区分两个message，把epoch从原来100个区块减少到50个区块，每个epoch只用一轮投票就行，这轮投票对于上一个epoch是commit message，对于下一个epoch是prepare message，要连续两轮投票都得到2/3的票数才算有效。
验证者参与这个过程的好处：
如果验证者履行职责，可以得到相应的奖励，如果有不良行为被发现，要受到相应的惩罚，如扣除保证金、没收全部保证金（销毁）。
验证者有一定任期，任期满了要经过一段时间的等待期，等待期是为了其他节点可以检举揭发。如果等待期过了没有问题，验证者可以取回保证金和应得奖励。

通过验证者投票达成的Finality有没有可能被推翻？
单纯矿工发动攻击不会推翻Finality。大量的验证者给前后两个有冲突的Finality投票了，如果出现这种情况，至少有1/3的验证者给两边都投票了，一旦发现，这些验证者的保证金会被没收。

为什么以太坊不一开始就用 权益证明？
因为权益证明不是很成熟，工作量证明比较成熟，经过时间检验。比特币和以太坊的算法都经过了bug bounty的检验，没有人发现什么漏洞。EOS加密货币用权益证明的思想，用DPOS协议，先用投票方法选出21个投票节点，然后再由超级节点产生区块。基于权益证明的共识机制目前处于探索状态。

很多人对工作量证明有反感，因为觉得是无用功，白浪费了很多电，但其实挖矿对环境的影响是有限的，挖矿的一个好处是把多余的电能转化为钱的一种手段。

二、ETH-TheDAO

DAO:去中心化的自治组织，建立在代码基础上，规章制度写在代码中，通过区块链共识协议维持这种规章制度的执行。

TheDAO：具体的一个DAO，用来众筹投资项目，本质是一个运行在以太坊上的智能合约，如果要参与TheDAO，可以发以太币给这个智能合约，换回TheDAO的代币。需要决定投资哪个项目，可以通过代币决定，代币越多，权重越大，如果有收益，也按照合约中规章制度决定收益分配。（出于非营利性目的）

DAC：去中心化的自治公司，出于盈利目的。现实中不具有公司的法律地位。

TheDAO只存活了三个月。 TheDAO中要收回收益是通过拆分实现，拆分也是一种建立子基金的方法。如果有少部分人认为投资的项目不好，可以通过拆分独立出来，成立自己的子基金，拆分时手中的代币要被收回去，换成相应数量的以太币。拆分的极端例子就是单个的投资者成立一个子基金，这是投资者取回收益的唯一途径。拆分之前有七天辩论区，讨论拆分好不好，要不要加入，拆分之后有28天锁定期，打入的以太币收益要在28以后才能取出来。

拆分的理念是民主制度的绝对体现。 TheDAO存在时间短的问题出现在拆分 DAO的实现。


把钱还给调用这个函数的人，把TheDAO的数额减少，再把调用者数量清零。正确的操作顺序是先把账户清零，再转账，黑客就是利用这个漏洞，进行重入攻击。黑客利用这个攻击转走了差不多1//3的以太币。

以太坊对heDAO事件有两个方面的讨论，一方面认为要采取补救措施，要进行回滚，保证广大投资者的正当利益，另一方认为不需要采取补救措施，因为黑客的行为没有违反代码中的规则。

TheDAO补救措施
1、回滚分叉攻击。会影响其他区块交易的状态，是不可行的。只能针对黑客进行交易的交易进行回滚，其他发生正常的交易不能受到影响。两步走：1、锁定黑客账户，不允许和黑客账户相关的账户进行交易（大部分节点进行升级-软分叉，升级后有个bug，和gas相关，检查地址错误没有收取gas，然后有大量非法交易，之后这个方法失败了。）；2是退钱。硬分叉——把TheDAO的钱强行转到另一个合约上，这个不需要本人同意强制执行，新升级矿工挖到第192万区块自动执行。实现用智能合约投票，大部分人支持硬分叉，最后硬分叉成功，黑客行为没有得到获利。

硬分叉后新链的以太币符号是ETH，旧链上的是ETC（经典以太坊）。刚开始两条链记账本一样，基本 规则大致一样，容易出现重放攻击，后来使用Chain ID区分开来。

无论是软分叉还是硬分叉都是把TheDAO所有账户进行处理，为什么不能针对黑客账户进行处理？
TheDAO智能合约有bug，这次是黑客利用了，如果只针对黑客账户处理，以后可能还会有其他账户这样利用这个bug。所有有BUG的智能合约都是作废了，所以这个TheDAO也最终解体了。

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