【徐小迪】重新认识EOS的系统架构

在区块链系统中比特币交易的交易要素，去中心化程度与效率之间存在着天然的矛盾。

如果区块链智能合约系统要追求类似于比特币的去中心化程度，理论上效率会大大降低。 现实也是这样：比特币每秒只能处理7笔左右的交易，每笔交易至少需要30分钟才能得到确认。 这种效率和速度远不如银行转账。 作为全球资产交易平台，比特币的效率可能还可以接受，但对于智能合约平台来说还远远不够。 因为在智能合约中，每一个动作都可以看作是一次交易。 例如，在五子棋游戏合约中，每一步都是一次交易，用户不能等待半小时才能确认一步。 因此，要实现真正实用的智能合约平台，就必须脱离比特币系统的架构，寻找新的系统组织形式。

为了同时保证系统的去中心化程度和高效性，需要推翻或升级所有传统区块链三要素，建立新的区块链三要素。

权力下放：

在比特币和以太坊中，任何人都可以作为全节点加入，只要愿意，只要提供足够的工作量，就可以承担出块任务。 比特币和以太坊通过这种方式保证了系统的完整性。 分散的。 但是，对于出块权（挖矿）的争夺，使得系统的算力被几个大机构（矿池）控制，所以比特币和以太坊的前几个大矿池几乎垄断了出块，使得普通的全节点很难在系统中起到监督和维护的作用。 并且由于挖矿消耗大量资源，系统的主要硬件资源都用于哈希（Hash）运算，对硬件资源和能源都是极大的浪费。 一个高性能的区块链智能合约系统无法同时承担挖矿和执行智能合约的硬件开销。

经过权衡，EOS选择采用21个超级节点（见证人）作为系统的核心架构。 这 21 个见证人就像比特币或以太坊中的大矿工或矿池，但不同点主要有以下几点： 在比特币和以太坊中，矿池通过算力获得出块权，而 EOS 超级节点则不需要通过选举开采； 在比特币和以太坊中，每个矿工出块的数量取决于计算，而在 EOS 中，无论一个超级节点获得多少票，每个超级节点出块的数量都是相同的。 简而言之，EOS通过投票减少了超级节点（矿工）的数量，节省了挖矿，节省了大量的成本，让有限的系统资源可以用来执行智能合约。

奖金制度：

在比特币和以太坊中，从矿工的角度来看，获得奖励的途径主要有两种：挖出每个区块的奖励和每笔交易的矿工手续费。 前者可以看作是通货膨胀（比特币的区块奖励会减少，直到被取消），后者可以看作是交易费或执行智能合约的“平台租金”。 在区块奖励不变的情况下，矿工自然会优先选择提供更高手续费的交易或合约，而为了更早将自己的交易打包进区块，用户只能继续提高矿工手续费（以太坊中的Gas），久而久之就会成为平台用户的一大负担。 即使手续费很小，但存在于每一笔交易中的手续费对系统的运行是一个非常大的摩擦阻力，极大地影响了用户体验。

EOS已经完全取消交易手续费，只保留通胀部分，并规定每年通胀率不超过5%，只有其中的一部分（目前是五分之一）会成为见证人奖励。 奖励分为出块奖励和投票奖励两部分。 前者奖励打包区块和维护系统运行的见证人； 后者根据他们在选举中获得的票数奖励证人。

取消手续费在给用户带来极大便利的同时，也带来了一个无法回避的问题：系统资源的滥用。 比特币和以太坊之所以设计手续费机制，是为了防止大量垃圾交易造成系统拥堵。 EOS设计了一种新的系统资源使用机制：每个EOS代币代表一个系统资源（CPU、内存、网络带宽等），使用EOS系统资源时，账户必须拥有对应数量的代币。 即使用户有大量交易或合约等待处理，EOS也只会根据账户中的EOS数量分配系统资源，限制了交易的执行速度，防止大量垃圾交易占用系统资源。

EOS通过代币占有资源的机制合理分配系统资源，并通过基于通胀的奖励机制完全取消手续费，大大降低了系统使用成本。

共识机制：

通过上面的解释比特币交易的交易要素，很多读者会觉得比特币和以太坊在某些地方很相似，因为它们都使用了工作量证明（PoW）共识机制（以太坊稍后会升级为Casper）。 工作量证明共识机制具有运行稳定、不易分叉等诸多优点，因此目前大部分公链（全部或部分）采用工作量证明共识机制。 工作量证明共识机制通过暴力哈希运算来争夺系统的出块权，自动将最长的区块链视为系统认可的区块链。 这种机制使得分叉链在没有大量矿工支持的情况下崩溃，维护了主链的安全和稳定。 但同时，工作量证明共识机制也有其自身的缺陷，比如容易被大矿工控制，被51%攻击； 挖矿造成硬件资源和能源的巨大浪费。

EOS完全摒弃了传统的工作量证明共识机制，采用了经过Bitshares和Steem验证的Delegated Proof of Stake（DPoS）共识机制。 这种共识机制的关键在于：2/3 的见证人共同验证该区块是有效的。 而每个见证人都是由EOS代币持有者选举产生的，代表着EOS代币持有者的利益和价值，所以经过2/3见证人验证的区块可以认为是大多数EOS代币持有者所认可的区块，一旦该区块被 2/3 的见证人认可，则该区块中包含的交易有效且不可逆。

区块链的三大要素就像三个支点，相互渗透影响，缺一不可，牵一发而动全身。 EOS通过对传统区块链去中心化、奖励、共识三大要素的全面升级，大幅提升了系统效率，保证了去中心化程度和系统稳定性。