介绍

延迟工作量证明（dPoW）是由开源技术提供商Komodo开发的一种安全协议。这种安全机制是在工作量证明（PoW）的基础上建立的，PoW是区块链生态系统中最先进的安全协议，其在比特币和莱特币等高安全网络中的应用已经证明了这一点。

要理解延迟工作量证明（dPoW）的重要性和核心原则，首先必须了解工作量证明（PoW）的运作方式，以及它被认为是保护去中心化区块链的首要方法的原因。此外，为了充分认识到引入延迟工作量证明（dPoW）的合理性以及它所提供的优势，有必要对作为安全方法的工作量证明的缺点和局限性进行彻底的审视。

理解延迟工作量证明（dPoW）

来源: GitBook

延迟工作量证明（dPoW）是一种次级安全共识机制，旨在增强多个区块链采用的传统工作量证明机制，包括比特币等著名例子。

dPoW 旨在通过将外部工作量证明（PoW）网络的哈希率整合到具有较低哈希率网络的现有共识机制中，以保护区块链免受对网络完整性构成威胁的 51% 攻击。这使得经济上对网络发起攻击变得更加困难。

Komodo 是首个引入延迟工作量证明作为共识机制的区块链平台。要了解更多信息，请查看我们之前关于延迟工作量证明的文章。本文将更深入地探讨 DPoW 的技术方面。

区块链安全的基础讨论

区块链的强大之处在于其严格的安全措施，这是支持其去中心化结构的基本方面。

区块链采用加密方法来保护交易并维护不可篡改的账本。然而，确保区块链安全的一个关键因素是其共识机制。要全面讨论区块链安全，必须清楚地了解共识机制。

什么是共识机制？

来源: C# Corner

区块链作为一个去中心化的点对点系统，需要在没有中央领导者或权威人物的情况下做出决策。实现这一点的关键在于“共识机制”。

与中心化系统不同，中心化系统由中央管理员负责数据库管理和更新，去中心化系统则将此责任分散到多个节点。这些节点必须共同达成一致，就交易的有效性达成一致——因此得名“共识”。

区块链对单一真理来源的独立性产生了共识的需求。共识机制确保所有节点对交易的合法性达成一致。一旦所有节点批准了这笔交易，它就会被记录在区块链上。

区块链网络采用多种共识机制，所有这些机制都有一个共同的目的，即确保记录的准确性和诚实性。其中最流行的选项包括工作量证明和权益证明共识机制。

共识机制

来源：SpringerLink — 分析工作量证明机制的运作方式

工作量证明是一种算法或系统，它要求进行大量的计算工作，以阻止或消除滥用计算能力的欺诈用户。在这个系统中，交易数据被存储在区块中。为了验证一个交易，必须解决与每个区块相关的复杂数学问题。这一过程通常被称为“挖矿”，通常由强大的计算机执行。首先成功解决问题的矿工将获得加密货币奖励。

工作量证明的实施是为了确保区块链网络中数据库的一致性。比如比特币和莱特币这样的加密货币依赖于工作量证明机制。然而，它最大的限制是挖掘区块所需的高计算能力。

工作量证明于2009年引入时，是专门设计来解决双重支付问题的。

什么是双重支付？

来源: Bitpanda — 双重支付问题及比特币协议如何解决

“双重支付”问题指的是计算机能够无限复制信息的能力。在处理金融价值时，这个问题尤其相关，涉及记录所有者、所有权时间和存储价值的钱包。在将金融价值从甲方转移到乙方时，至关重要的是甲方不能复制这笔钱并将其发送给丙方。

工作量证明共识算法旨在解决双重支付挑战。在比特币网络中，每次向区块链添加新区块时，矿工都会执行工作量证明。为了将新区块添加到区块链中，全球的矿工需要参与一场随机猜谜游戏，以找到用于验证的区块密码。

这个密码是不可预测的，只能猜测。为了破解这个困难的密码，共识机制迫使矿工争夺挖掘新有效区块的权利。因此，在PoW网络中，矿工不能立即创建一个新的有效区块并获得奖励；他们必须先通过执行必要的工作来竞争。这个竞争过程是比特币协议的共识机制之所以被称为工作量证明（PoW）的原因。

工作量证明（PoW）共识机制的特点

来源: Investopedia — PoW网络的特点及其如何在区块链网络上验证交易

• 工作量证明（PoW）机制的一个核心特点是其对安全性的强调。这个系统被纳入加密货币项目，主要目的是提供一个可靠、安全、永久、公平、透明的框架，基于网络参与者的贡献建立共识。目前，工作量证明被视为区块链生态系统中最安全的共识机制。
• 在工作量证明的背景下，任何矿工的不当行为都可能导致他们被禁止在未来尝试添加新区块。此外，矿工攻击PoW系统极具挑战性。例如，试图创建欺诈交易将需要矿工控制超过51%的网络能力，相当于今天数千亿美元的硬件。而这几乎是不可能的。
• 在工作量证明机制中，矿工在向网络添加新区块时传播交易细节。随后，网络中的其他节点独立验证交易，以确保被转移的资产没有被双重支付。

这些特点只是工作量证明机制为比特币网络做出的几个贡献。尽管被公认为区块链领域最安全的机制，但它并非没有缺点，我们将在本文后面详细探讨。

什么是延迟工作量证明（dPoW）？

延迟工作量证明（dPoW）是由Komodo创新提出的一种共识机制，旨在解决工作量证明网络中的固有挑战。它是工作量证明（PoW）共识机制的增强版本，利用比特币区块链的哈希算力提升其网络安全性。这一进步不仅加强了Komodo自身网络的防护能力，而且还将其保护功能扩展到未来参与Komodo生态系统的任何第三方链上。

值得注意的是，dPoW不局限于特定网络；任何希望使用UTXO模型开发独立区块链的项目都可以实施dPoW。

dPoW是如何工作的？

以Komodo为案例进行分析。

来源：FPX俄罗斯关于X应用程序——对Komodo安全服务如何抵御51％攻击的详细分析

Komodo开发并将dPoW安全机制集成到了Zcash（ZEC）的代码中，Zcash是一种强调用户隐私和匿名性的加密货币。dPoW的整合使Zcash能够同时利用零知识隐私和增强的网络安全性，充分利用比特币区块链的强大哈希率。

每十分钟，Komodo系统会对其自身的区块链进行快照。然后，这个快照会通过称为公证的过程写入比特币网络的一个区块。

公证是指通过将信息从一个具有强大安全基础设施的区块链转移到另一个区块链来记录和保护信息的过程。因此，当捕获Komodo区块链的快照时，将创建并保存Komodo系统的完整备份，嵌入到比特币区块链中。

从技术上讲，由社区选出的公证节点在Komodo中进行一项活动，即将受dPoW保护的每个区块链上的一个区块哈希记录到Komodo账本上。这一过程通过在Komodo区块链上执行交易来实现。公证节点使用OP_RETURN命令，这是比特币及其衍生品中的一种特殊脚本操作码，将单个区块哈希存储在Komodo区块链上。存储的区块哈希作为特定时间点受保护区块链状态的参考或证明。

公证节点选择一个十分钟前的区块哈希，以确保整个网络一致认为一个区块仍然有效。在Komodo的dPoW系统中，尽管每个区块链网络独立地为每个区块达成共识，但公证节点并不直接参与共识过程。相反，它们仅仅记录一个已经开采的区块的区块哈希。

来源：Steemit — 对dPoW功能的详细描述

在记录了来自各个Komodo链的区块哈希之后，公证节点将继续将来自Komodo区块链的一个区块哈希写入比特币账本。为了执行这一活动，将执行比特币交易，并使用OP_RETURN命令将相关数据整合到比特币链上的一个区块中。

在完成对比特币的公证过程后，Komodo中的公证节点将比特币链上的区块数据转移回Komodo系统内所有其他受保护链的区块链。完成这一步后，网络将抵御任何试图修改或重组已经公证的区块的尝试。

这个过程赋予了Komodo系统对抗攻击的韧性，使其能够在选择的PoW网络面临困境时重建自己。

工作量证明（PoW）与延迟工作量证明（dPoW）的区别

工作量证明算法被广泛认为是区块链生态系统中最安全的网络。其结构在阻止潜在攻击方面发挥着重要作用，包括分布式拒绝服务攻击（DDoS）。虽然生成工作量证明涉及到大量成本，但其验证过程却相对简单，正如之前描述的挖矿过程那样。

工作量证明框架中固有的强大安全性源于与挖矿过程相关的大量财务投资和计算能力。PoW完全依赖于网络共识来验证交易。

然而，这些特性也给PoW共识算法带来了缺点。PoW的安全性与其计算能力的投入成正比。这意味着，规模较小的区块链网络本质上比较大的网络不那么安全。

与PoW相比，dPoW服务于不同的目的——它不用于新区块的共识达成，因此，不被归类为共识算法。相反，它作为一种安全算法运行。一旦dPoW网络完成公证，它就能抵御任何尝试修改或重组区块的企图。这一特点显著增强了其安全性，使其更能抵御51%攻击和创世攻击。

在延迟工作量证明共识机制中，有一个与交易验证相关的显著特性。与常规PoW网络不同，后者将最长链规则作为确认交易的标准，dPoW不适用这一规则于最新“备份”之前的交易。因此，在出现冲突时，dPoW共识机制不依赖最长链规则，而是参考存储在选定PoW区块链中的备份，以准确确定交易历史。这种方法为区块链网络内的交易验证引入了额外的安全性和可靠性。

要攻击Komodo系统内的小型区块链，攻击者需要破坏：

所有Komodo区块链的副本

所有dPoW区块链的副本

选定PoW区块链上备份存储的安全网络

这种配置提供了超越比特币的安全性，而不会产生过高的财务和环境成本。延迟工作量证明的使用不仅增强了安全性，而且相比PoW机制引入了更灵活的安全方法。在这个网络中，安全由公证节点管理，通过加权投票选出。这些节点有能力在必要时切换到另一个PoW，为全球挖矿能力的变化或当前网络的公证成本过高等情况提供适应性。这种灵活性确保了dPoW在保持安全的同时，比传统的PoW机制更加适应性强。

以下是PoW与dPoW之间的差异亮点：

结论

延迟工作量证明（dPoW），作为工作量证明机制的变体之一，是向着增强区块链安全性迈进的一步。它是一种安全方法，通过公证过程使用次级区块链来验证另一条链。该网络的特点是，在区块被公证后，能抵御任何修改或重组区块的尝试。

此外，dPoW安全机制使区块链能够受益于次级区块链的安全性，为基础安全问题提供了实用的解决方案，尤其是对于由于哈希率低而更易受到攻击的新建立的区块链。因此，dPoW的引入被视为在区块链领域中推进和加强区块链网络安全性的一步。