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诞生背景及理念

在比特币未诞生以前，人们不相信分布在世界各地的上万个计算节点能够通过互联网，共同维护一个数据库。而比特币的出现则证明了实用的、互联网级的拜占庭容错系统是可行的，并基于此实现了人类历史上首个数字货币的民主化发行。但由于比特币系统采用的工作量证明（PoW）共识算法对计算资源有极强的依赖性，使得比特币及其他众多采用 PoW 共识算法的区块链系统逐渐演化为一个趋于中心化的网络和资源寡头参与的博弈游戏。

MASS 认为，若要推动区块链维护的普及、实现网络去中心化的愿景，更先进的共识算法是真正解决之道。这个共识算法，应该更民主、公平、节能、安全、高可扩展和通用，基于此目标，MASS 社区研发出了 MASS 容量证明共识协议。MASS 容量证明共识协议具有诸多优势，例如进入门槛低，无需许可，51% 拜占庭容错，天然去中心化，以及并行支持多个区块链实例。基于该协议，MASS 社区开发出具有创新性的区块链系统 MASS Net，该系统具有新颖的设计和稳健的经济机制，可帮助共识引擎网络进行冷启动。

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容量证明的原理

在 PoC 共识算法中，当节点向网络提交区块时，它必须提供有效的容量证明。没有相应的存储大小，节点很难生成有效的容量证明，同时，网络中的任何节点都可以验证证明。如果该块数据和证明均有效，则该块将被网络的其余部分接受。 

提供证明的过程如下：在初始化阶段，根据协议生成一系列哈希数据，并将其保存在存储容量中。当要生成一个新块时，将根据随机数的值在容量中查找数据，该数据将被用于生成证明，并参与竞争产生下一个块。整个过程包括五个阶段：初始化，构建区块，块的接收，主链选择和惩罚机制。

• 初始化：矿工首先需要初始化硬盘并生成两个 HashMap，将它们保存到硬盘。 
• 构建区块：验证最新区块时间戳后，矿工从最新区块获取挑战参数，在HashMap中找到满足条件的数据，生成容量证明。若容量证明的质量大于全网难度，则获得出块权。矿工对区块哈希进行签名，并将区块广播到其他节点。
• 块的接收：节点接收到最新产生的区块后，会进行一系列验证，如时间戳、公钥、签名、容量证明、证明质量、交易合法性等。
• 主链选择策略：当网络中接收到多个符合上述规则的区块后，需要按照一定的规则来选择主链区块：依次按累积难度最大、Timestamp 最小、证明质量最优来选择。
• 惩罚机制：在MASS容量证明共识协议中，通过多挖惩罚的机制来抵御多挖攻击，如果节点收到两个不同的Header中有相同的proof，则证明出该块的人在双挖，该节点可以构造一个惩罚交易，使得多挖矿工的Pk被加进黑名单，永远无法再出块。

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经济机制

任何共识机制都需要有效的激励机制，以实现增长和可持续发展。这种激励机制使每个参与者所追求的理性利益与整个系统的利益一致，最后实现高度去中心化的、稳定的共识网络。 

MASS Net加密币MASS供应上限为 206,438,400 枚（约 2 亿枚），将在 15 个时期内发行。当进入新的时期时，每个区块的奖励将减半，并且该时期的长度将比前一个时期增加一倍。减半的区块高度依次为：13440，40320，94080，201600，416640，846720，1706880，3427200，6867840，13749120，27511680，55036800，110087040，220187520。区块奖励分配方式如下：

• 硬盘挖矿（18.75%）：硬盘挖矿指矿工投入硬盘资源，运行挖矿软件，参与维护网络共识，如果挖到块，将获得该区块奖励中的 18.75%。
• 锁定挖矿（18.75%）：硬盘挖矿指矿工锁定一定数量的 MASS 加密币，直到达到预定的块高度。一个锁定期为 61440 个区块（约 32 天），锁定数量至少为 2048 个。只有锁定数量排在前 30 的矿工才能获得奖励，区块奖励中的 18.75% 将按锁定数量的权重，平均分配给这 30 个锁定矿工。
• 博弈挖矿（62.5%）：硬盘挖矿矿工可以在容量空间上绑定一定数量 MASS，如果该容量空间爆块，将获得区块奖励中的 62.5%；如果爆块的容量空间未绑定 MASS 加密币，62.5%的出块奖励将归锁定矿工所有。

无论是绑定挖矿，还是锁定挖矿，都是矿工对 MASS 网络未来信心的一种表现，这将有助于网络平稳发展，也因此受到经济机制的激励。

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交易

MASS Net 中主要有三种交易类型：普通交易，抵押交易和绑定交易。

• 普通交易：MASS 加密币的转账交易。

• 抵押交易：将 MASS 加密币的交易权冻结到一定的区块高度，只有在达到指定块高度后才才能解锁。

• 绑定交易：将 MASS 加密币绑定到容量空间地址，只有在提交解绑交易后，才能能恢复使用权。 

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优势

安全: PoC 协议使用时间记忆权衡的原则，确保了证明的不可伪造性，并使用可验证的随机函数，确保 MASS 系统具有 51%的拜占庭容错能力。此外，分叉检测惩罚方案可保护主链免受可能会分裂主链的 “ Nothing at Stake ” 攻击。 

公平: MASS PoC 共识协议保证节点的块生成概率仅取决于节点提供的有效容量的证明。另外，有效容量的证明是独立于存储介质的，因此参与 MASS 网络的所有节点都具有相似的边际成本。 高效节能: 在 MASS PoC 协议中，仅在初始化存储容量时才需要计算资源，并且在进入块共识阶段时，仅一次以 O(1)复杂度访问数据。因此，使用 MASS PoC 协议进行块协商不需要持续的功率输入消耗。当 MASS 系统执行块共识时，使用的计算资源可以忽略不计，不会影响计算机的正常使用。当存储容量不参与 MASS 网络时，可以将其重新格式化并用于其他用途。 通用: 在共识过程中，节点仅需要对已初始化容量执行访问查询，而无需对其进行任何数据操作。因此，相同的存储空间可以提供多个容量共识证明，并且使用 MASS PoC 协议的节点可以同时并行支持多条区块链。

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总结与展望

白皮书介绍了 MASS 容量证明共识协议的原理，特点，以及 MASS Net 区块链的经济机制。

MASS 共识引擎由 MASS 容量证明共识协议封装而成，旨在成为所有区块链共识层的基本基础架构。PoC 共识具有天然的多链特性，相同的硬盘空间可以为满足相同PoC共识标准的多条链提供空间证明。也因此，MASS 共识引擎具有通用性，能够为任意区块链提供共识服务。MASS 共识引擎既公平又节能，只需要非常少量的计算资源，这意味着每个人都有参与的机会。 MASS Net 区块链系统是第一个利用 MASS 共识引擎的公链。MASS 加密币是 MASS 区块链系统中的价值存储，也是 MASS 共识引擎的价值锚点。MASS 加密币的经济机制将有助于MASS 共识引擎矿工生态的壮大，从而为未来加入MASS 生态的区块链提供稳固的底层共识。MASS 共识引擎、MASS Net 区块链、MASS 加密币相互依存，是 MASS 生态构建初期的三股重要力量。从 2019 年开始，已经有若干项目从智能合约转向应用链，未来会有几百、上千条应用链共同构成应用链生态，这就需要跨链技术的支持。MASS 共识引擎有望从共识底层的角度解决跨链的技术难题，这将可能把区块链引入新的篇章。