什么是权益委托证明 DPoS？
前言
在加密货币的流通与传输中，需要通过区块链网络来运行其交易，而区块链的各种验证交易节点的方式，称为共识机制。
在区块链协议里，为深入落实协议生态的扩展性与去中心化，需要更民主的共识机制。其中比特币的工作量证明机制（PoW），以算力挖矿来验证节点，曾被认为是最安全的一种共识机制，但随着越来越多区块链共识机制的诞生， PoW 受到了缓慢且耗能的质疑。
而此时一种新的共识机制——权益证明（PoS）应运而生。与前者最显而易见的不同是，此机制运作方式是以质押来验证节点，不再过度仰赖耗能资源，可以大幅减少电力耗损。
但 PoS 机制仍旧有无法突破的扩容与效率问题。而以此为基础，更新的替代方案——委托权益证明（DPoS）问世，通过减少节点数量的方式，做到节能又降低时间。
什么是委托权益证明 DPoS？
PoS 弊病
PoS 共识机制是将区块链上的验证交易任务随机委托给全部质押者。但是大部分用户多数不具备其质押需要的专业知识或预算，因而没有产生区块的机会，反观少部分的帐户却因持币量大而可以得到生产区块的权力，进而搜刮大部分的奖励。
替代方案 DPoS
基于此， DPoS 将此概念导入菁英政治的代议民主意识来进行升华，并处理 PoS 以上的问题，提出以投票选举的方式来分配验证区块链交易的任务，其中每位持币人皆有权投票选出代理节点，而获得投票的验证者在此称为见证人或区块生产者，由他们负责验证交易、产生区块和阻止恶意行为来保护网络。 DPoS 机制是由 Bitshares、Steemit 以及 EOS 的创办人 Dan Larimer 提出，并在 Bitshares 以及 Steem 区块链项目中实施 DPoS 机制。
民主投票机制
在 DPoS 新系统中，保护网络的责任赋予根据声誉和公平透明运营意愿而被选择的见证人。这些见证人凝聚了区块链网络所有参与者的意愿。然而 DPoS 的投票制与大多数西方民主国家的相比有一个实质性的差别，即如果见证人出现不被许可的行为，社区可以取消他们的选举权益，通过选举新的代表来罢免被淘汰的见证人。因此，许多人认为 DPoS 是最民主的共识机制。
DPoS 受重视，同时代表并非所有参与链上交易的质押者都热衷于投入保护网络的工作，因而 DPoS 的投票机制将任务委托给更直接参与的见证人，尊重参与者的意愿，更能体现民主与弹性化。
DPoS 投票组成机制
委托权益证明的投票设计环节使该技术能够高效地验证交易，与上方提到的民主代议政治相关。举例来说， PoS 是全体人民进行公投来决定事务；而 DPoS 则是先选出人民可以委托的政府代表，在决定事务时则由代表来进行。
相较之下， PoS 所有人皆参与的公投方式，是直接民主，但耗时又耗力，区块链数据不断传输，庞大又成本高；而先选出代表的 DPoS 借委托代表的方式，一样可以完成区块验证与生产，同时兼具高效率与便利，因此象征着代议政治的间接民主。
DPoS 设计的投票机制可以概括为四项内容，如下：
投票：如前所述，DPoS 的新奇之处在于其投票方式。区块链允许用户直接投票或将他们的投票权委托给另一个用户。即每个在 DPoS 链上拥有该区块链虚拟货币的用户都可以投票给他们想要验证交易的节点，此行为是指参与者依自由意愿而选出投票的节点称为见证人。而每个用户的选票数量是基于持有多少该链上的加密货币，即持有越多的加密货币对于投票选举的话语权越大。
票选见证人（Witnesses）：见证人的工作是负责验证保护区块链并产出区块。实际操作是验证人正确地完成交易验证并由几位见证人将其记录在分类账上，也被称为超级节点。每当见证人在时效内生产区块，就可以收取费用奖励，但如果见证人没有在时效内生产出区块或签署无效区块以致网络运行出现问题，就得不到奖励。特别的是该奖励可以与所有投票支持该见证人的用户一起分享。其中只要是获得足够的选票，所有用户都可以成为见证人，不一定要拥有其加密货币。需要注意的是，即使见证人可以将某些交易排除在区块之外，也无法更改交易的内容信息。目前单个服务器上的见证人总数量可能介于 21 到 101 之间，如使用 DPoS 的 EOS 链有 21 个见证人、 BTS 有 101 个见证人。如前所述，如果其行为不符合其他用户的期待，例如没有产生区块，除了拿不到奖励，也随时会被淘汰，因此见证人之间存在高度竞争。
代表人（delegate）：代表人由其他用户投票选出，负责监督区块链内的治理。尽管代表人不能掌控交易，但他们在 DPoS 协议中还有另一项基础任务，即他们可以提议更改区块的大小，或者协议该验证区块需向代表人支付的金额。但前提是，这些更改都必须经过用户投票同意才可实施。
区块验证者（Validators）：区块验证者负责验证其他代表人所创建的区块，确保这些区块皆符合该 DPoS 的共识规则。为了成为区块验证者，用户必须运行一个完整的节点。任何用户都可以成为验证者，但与见证人不同的是，验证者并没有奖励机制。
DPoS 如何运作？
DPoS 是 PoS 的第一个衍生权益机制，其出块流程被简化，大幅度提升了网络每笔交易处理速度（ TPS）。 DPoS 每个区块产生的时间平均约为 3 秒之内，相当快速。
见证人的诞生：每个采用 DPoS 机制的区块链都会有不同的节点数量限制及见证人的数量多寡，而持币用户所拥有的币会有相对应的投票权，以选出合适的节点。选举后则依其排名次序高低，每个区块链标准不一，会择其前端名次选为出块节点。而 DPoS 通过投票机制选出的这一批见证人，会轮流负责产出并验证新的区块。节点的轮流出块（Round-robin) ，只要（2/3 + 1）个出块节点验证一个区块通过，该区块即可上链（reach finality) 。
出块论先后顺序：假设网络中有甲乙丙三个见证人，此时甲产出第一个区块、乙产出第二个区块、丙产出第三个区块，所有见证人都能够产出区块。然后在每一个时间间隔之后，见证人的顺序会重新排列，并且再次轮流而产出新区块。简言之，第一轮出块顺序是甲-乙-丙，而三个见证人都产出过区块后，便会迎接下一轮出块，并随机将顺序改变，如第二轮出块顺序如乙-丙-甲。
为何可以缩短交易时间：值得一提的是， PoW 必须严格把控出块时间以避免同时产出两个甚至多个区块，以致十分钟才能产出一个区块； DPoS 则不用像 PoW 争夺记帐权，因为只有少数见证人出块与验证区块，且出块的顺序前后有度，因此可以避免有两个见证人同时产出区块的问题。如此一来，可以大幅减少出块时间，例如 EOS 一开始的出块时间为 3 秒，而进阶版的 EOS 2.0 将 TPS 降低到 0.5 秒，因此在效率上 PoW 望尘莫及高效率的 DPoS 。
使用 DPoS 的区块链范例
有许多新兴的区块链网络使用 DPoS 共识。
EOS
DPoS 的第一个版本由前 EOS 首席技术官（CTO）Dan Larimer 于 2014 年开发。在 EOS 的区块链中，所有代表都被称为区块生产者，并且最大数量不能超过 21 个单位。其中 EOS 与以太坊一样可以承载大量去中心化应用程式（ DApp ）。此外，其所有权的模型中，用户可以使用与其股份成比例的质押方式来取代为每笔交易付费，这促进了交易费用的减少，因此 EOS 被认为是业内最具扩展性的区块链之一。
Tron
基于区块链的去中心化协议， Tron 旨在通过利用点对点分布式存储技术（peer-to-peer， P2P）和区块链网络技术来打造一个低手续费的加密货币生态系统。在 Tron 网络中将代表人称为超级代表，每 24 小时选举一次。超级代表最多可以有 27 个，而超级代表需要完整运行一个 TRON 节点才能参与出块。这些超级代表则通过此获得区块和投票奖励，但投票给超级代表的选民仅能获得投票奖励。
Tezos
是具有链上治理模型的智能合约平台，其允许区块链自动实施更改，而无需执行硬分叉。其中 Tezos 还超越 DPoS 系统，提出了一个更新的模型：Liquid Proof of Stake （LPoS）。
LPoS 和 DPoS 之间最大的区别在于委托对于网络用户来说完全是可选的。每个代币持有者都可以将投票权委托给名为“面包师”的验证者。此外， LPoS 验证者节点的数量是时时变化的，而不像 DPoS 系统中的固定数量。并且，Tezos 可以支持多达 80,000 个验证者，使其比其他竞争对手更加去中心化。
DPoS 的优势与争议
优势
许多人声称 DPoS 是最有效和最民主的共识机制。在使用上， DPoS 的特点是执行交易的高速度、成本效益优良和低能耗。
此外，代表和见证人的民主投票系统可以确保每个代币持有者都有机会为网络的发展做出贡献，而有恶意行为者也会立即被替换。
争议
但是对于使用 DPoS 网络的安全性仍然存在诸多疑问，并非所有的传闻都是空穴来风。
必须考虑有限数量的验证者：无论是 21 还是 101，结果没有太大变化，可能都不足以保证足够广泛分布，因此网络的去中心化程度堪忧。
DPoS 区块链成为候选节点的门槛较高：不仅需要一定专业的设备，也需要注意维护节点的安全性及稳定性。并且为得到用户的投票成为见证人以得到奖励竞争激励，通常网络规模越大，见证人之间的竞争就越激烈，因此需要有相当规模的团队为其准备选战，诸如提高声誉，以免于淘汰。
DPoS 牺牲去中心化：DPoS 以委托代表的方式取代 PoS 的全网共识， 尽管效率比 PoS 得到飞跃性提升，但少数人握有至关重要的生杀大权，无疑牺牲了去中心化的愿景。
加权投票恐失公平且降低参与程度：因易受加权投票问题的影响，持股量较小的用户在考虑其投票效果微不足道后可能拒绝参与投票，导致投票积极性不高；加上大鲸鱼（通常是机构和交易所）拥有大量投票权，如此一来会有集权的疑虑，虽然达成民主共识，但不一定达到全面性的公平。
关键节点被破坏恐酿成大祸：最后需要注意的是，验证器被破坏可能会导致灾难性的问题。尽管其中的大多数验证者都是根据声誉进行评级的知名实体，但问题可能就在于这个小细节。由于区块验证者是谁已是既定事实，他们可能会监守自盗，或遭受腐败事件的影响波及。其中既来自网络内部，例如有些验证者同意仅根据自己的利益行事，也来自外部，如恶意持有大量代币来进行网络攻击。敌暗我明，当验证者的圈子越小，网络被攻击的风险就越大。
总结
DPoS 的出现无疑是一项重要的结构创新。从理论上讲，它允许区块链协议快速有效地工作。尽管如此，仍应进行一些改进，因为过度集中化仍然是一个非常高的风险，并且若有不慎，验证者节点容易受到腐败的影响。针对这点，首先，可以增加节点的数量，以尝试更多地分布网络；其次，可以增加它们之间的竞争水平。
竞争正是 PoW 共识机制的关键点之一，可促使网络参与者越来越积极努力地工作以解决算力的密码学之谜，以此来添加新区块。而由于这种积极参与，累积了大量工作证明，致使网络攻击的难度大大增加， 51% 双花攻击几乎不可能达到。因此到目前为止，以比特币为例，毫无疑问 PoW 是所有共识机制中最安全的。鉴于此， DPoS也应仅随其后尽量达到同等安全级别，以赢得绝对信任。
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而此时一种新的共识机制——权益证明（PoS）应运而生。与前者最显而易见的不同是，此机制运作方式是以质押来验证节点，不再过度仰赖耗能资源，可以大幅减少电力耗损。
但 PoS 机制仍旧有无法突破的扩容与效率问题。而以此为基础，更新的替代方案——委托权益证明（DPoS）问世，通过减少节点数量的方式，做到节能又降低时间。
什么是委托权益证明 DPoS？
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替代方案 DPoS
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民主投票机制
在 DPoS 新系统中，保护网络的责任赋予根据声誉和公平透明运营意愿而被选择的见证人。这些见证人凝聚了区块链网络所有参与者的意愿。然而 DPoS 的投票制与大多数西方民主国家的相比有一个实质性的差别，即如果见证人出现不被许可的行为，社区可以取消他们的选举权益，通过选举新的代表来罢免被淘汰的见证人。因此，许多人认为 DPoS 是最民主的共识机制。
DPoS 受重视，同时代表并非所有参与链上交易的质押者都热衷于投入保护网络的工作，因而 DPoS 的投票机制将任务委托给更直接参与的见证人，尊重参与者的意愿，更能体现民主与弹性化。
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委托权益证明的投票设计环节使该技术能够高效地验证交易，与上方提到的民主代议政治相关。举例来说， PoS 是全体人民进行公投来决定事务；而 DPoS 则是先选出人民可以委托的政府代表，在决定事务时则由代表来进行。
相较之下， PoS 所有人皆参与的公投方式，是直接民主，但耗时又耗力，区块链数据不断传输，庞大又成本高；而先选出代表的 DPoS 借委托代表的方式，一样可以完成区块验证与生产，同时兼具高效率与便利，因此象征着代议政治的间接民主。
DPoS 设计的投票机制可以概括为四项内容，如下：
投票：如前所述，DPoS 的新奇之处在于其投票方式。区块链允许用户直接投票或将他们的投票权委托给另一个用户。即每个在 DPoS 链上拥有该区块链虚拟货币的用户都可以投票给他们想要验证交易的节点，此行为是指参与者依自由意愿而选出投票的节点称为见证人。而每个用户的选票数量是基于持有多少该链上的加密货币，即持有越多的加密货币对于投票选举的话语权越大。
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代表人（delegate）：代表人由其他用户投票选出，负责监督区块链内的治理。尽管代表人不能掌控交易，但他们在 DPoS 协议中还有另一项基础任务，即他们可以提议更改区块的大小，或者协议该验证区块需向代表人支付的金额。但前提是，这些更改都必须经过用户投票同意才可实施。
区块验证者（Validators）：区块验证者负责验证其他代表人所创建的区块，确保这些区块皆符合该 DPoS 的共识规则。为了成为区块验证者，用户必须运行一个完整的节点。任何用户都可以成为验证者，但与见证人不同的是，验证者并没有奖励机制。
DPoS 如何运作？
DPoS 是 PoS 的第一个衍生权益机制，其出块流程被简化，大幅度提升了网络每笔交易处理速度（ TPS）。 DPoS 每个区块产生的时间平均约为 3 秒之内，相当快速。
见证人的诞生：每个采用 DPoS 机制的区块链都会有不同的节点数量限制及见证人的数量多寡，而持币用户所拥有的币会有相对应的投票权，以选出合适的节点。选举后则依其排名次序高低，每个区块链标准不一，会择其前端名次选为出块节点。而 DPoS 通过投票机制选出的这一批见证人，会轮流负责产出并验证新的区块。节点的轮流出块（Round-robin) ，只要（2/3 + 1）个出块节点验证一个区块通过，该区块即可上链（reach finality) 。
出块论先后顺序：假设网络中有甲乙丙三个见证人，此时甲产出第一个区块、乙产出第二个区块、丙产出第三个区块，所有见证人都能够产出区块。然后在每一个时间间隔之后，见证人的顺序会重新排列，并且再次轮流而产出新区块。简言之，第一轮出块顺序是甲-乙-丙，而三个见证人都产出过区块后，便会迎接下一轮出块，并随机将顺序改变，如第二轮出块顺序如乙-丙-甲。
为何可以缩短交易时间：值得一提的是， PoW 必须严格把控出块时间以避免同时产出两个甚至多个区块，以致十分钟才能产出一个区块； DPoS 则不用像 PoW 争夺记帐权，因为只有少数见证人出块与验证区块，且出块的顺序前后有度，因此可以避免有两个见证人同时产出区块的问题。如此一来，可以大幅减少出块时间，例如 EOS 一开始的出块时间为 3 秒，而进阶版的 EOS 2.0 将 TPS 降低到 0.5 秒，因此在效率上 PoW 望尘莫及高效率的 DPoS 。
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EOS
DPoS 的第一个版本由前 EOS 首席技术官（CTO）Dan Larimer 于 2014 年开发。在 EOS 的区块链中，所有代表都被称为区块生产者，并且最大数量不能超过 21 个单位。其中 EOS 与以太坊一样可以承载大量去中心化应用程式（ DApp ）。此外，其所有权的模型中，用户可以使用与其股份成比例的质押方式来取代为每笔交易付费，这促进了交易费用的减少，因此 EOS 被认为是业内最具扩展性的区块链之一。
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Tezos
是具有链上治理模型的智能合约平台，其允许区块链自动实施更改，而无需执行硬分叉。其中 Tezos 还超越 DPoS 系统，提出了一个更新的模型：Liquid Proof of Stake （LPoS）。
LPoS 和 DPoS 之间最大的区别在于委托对于网络用户来说完全是可选的。每个代币持有者都可以将投票权委托给名为“面包师”的验证者。此外， LPoS 验证者节点的数量是时时变化的，而不像 DPoS 系统中的固定数量。并且，Tezos 可以支持多达 80,000 个验证者，使其比其他竞争对手更加去中心化。
DPoS 的优势与争议
优势
许多人声称 DPoS 是最有效和最民主的共识机制。在使用上， DPoS 的特点是执行交易的高速度、成本效益优良和低能耗。
此外，代表和见证人的民主投票系统可以确保每个代币持有者都有机会为网络的发展做出贡献，而有恶意行为者也会立即被替换。
争议
但是对于使用 DPoS 网络的安全性仍然存在诸多疑问，并非所有的传闻都是空穴来风。
必须考虑有限数量的验证者：无论是 21 还是 101，结果没有太大变化，可能都不足以保证足够广泛分布，因此网络的去中心化程度堪忧。
DPoS 区块链成为候选节点的门槛较高：不仅需要一定专业的设备，也需要注意维护节点的安全性及稳定性。并且为得到用户的投票成为见证人以得到奖励竞争激励，通常网络规模越大，见证人之间的竞争就越激烈，因此需要有相当规模的团队为其准备选战，诸如提高声誉，以免于淘汰。
DPoS 牺牲去中心化：DPoS 以委托代表的方式取代 PoS 的全网共识， 尽管效率比 PoS 得到飞跃性提升，但少数人握有至关重要的生杀大权，无疑牺牲了去中心化的愿景。
加权投票恐失公平且降低参与程度：因易受加权投票问题的影响，持股量较小的用户在考虑其投票效果微不足道后可能拒绝参与投票，导致投票积极性不高；加上大鲸鱼（通常是机构和交易所）拥有大量投票权，如此一来会有集权的疑虑，虽然达成民主共识，但不一定达到全面性的公平。
关键节点被破坏恐酿成大祸：最后需要注意的是，验证器被破坏可能会导致灾难性的问题。尽管其中的大多数验证者都是根据声誉进行评级的知名实体，但问题可能就在于这个小细节。由于区块验证者是谁已是既定事实，他们可能会监守自盗，或遭受腐败事件的影响波及。其中既来自网络内部，例如有些验证者同意仅根据自己的利益行事，也来自外部，如恶意持有大量代币来进行网络攻击。敌暗我明，当验证者的圈子越小，网络被攻击的风险就越大。
总结
DPoS 的出现无疑是一项重要的结构创新。从理论上讲，它允许区块链协议快速有效地工作。尽管如此，仍应进行一些改进，因为过度集中化仍然是一个非常高的风险，并且若有不慎，验证者节点容易受到腐败的影响。针对这点，首先，可以增加节点的数量，以尝试更多地分布网络；其次，可以增加它们之间的竞争水平。
竞争正是 PoW 共识机制的关键点之一，可促使网络参与者越来越积极努力地工作以解决算力的密码学之谜，以此来添加新区块。而由于这种积极参与，累积了大量工作证明，致使网络攻击的难度大大增加， 51% 双花攻击几乎不可能达到。因此到目前为止，以比特币为例，毫无疑问 PoW 是所有共识机制中最安全的。鉴于此， DPoS也应仅随其后尽量达到同等安全级别，以赢得绝对信任。
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