区块链常见的共识机制

区块链的基础是P2P分布式网络，加密算法，共识机制等。在这些基础的技术中，共识机制的重要性是不言而喻的。目前主要几类共识算法如下：PoW、PoS、DPoS、Ripple Consensus、Pool验证池。

以下将逐一简单介绍这些机制内容：

第一：工作量证明

工作量证明（简称PoW)通常只能是结果证明，检测结果是比较低效且繁琐的。它依赖机器进行数学运算来获取记账权，资源消耗较大,虽然共识机制高，但可监管性弱，而且每次达成共识需要全网共同参与运算，性能效率较低，可允许全网50%节点出错。

优点：完全去中心化，节点可自由进出。

缺点：（1）因BTC已经吸引全球大部分的算力，其他区块链如果再使用PoW共识机制就很难获得相同的算力来保证安全；

（2）造成大量的资源浪费；

（3）共识达成的周期较长

第二：权益证明

权益证明（简称PoS)的主要理念是节点记账权的获得难度与节点持有的权益成反比，与 PoW相比，它减少了数学运算带来的资源浪费，性能也得到相应的提升，但依然是基于哈希运算，竞争获取记账权，可监管性较弱。

对于容错性方面则与PoW相同，它又是PoW的一种升级。根据每个节点所占代币的比例和时间，等比例地降低挖矿难度，从而加快找到随机数的速度。

优点：缩短了共识达成时间，不再需要大量消耗电力去挖矿；

缺点：还是需要挖矿，本质上没有解决应用商业上的痛点；所有的确认都只是在一个概率上的表达，而不是一个确定性的事情。所以，理论上存在被攻击的可能。

第三：股份授权证明

股份授权证明（DPoS)与PoS的主要区别在于节点选举若干个代理人，由代理人验证和记账，但其监管、性能、资源消耗和容错性与POS相似。通俗的理解类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，由节点进行代理验证和记账。

整个投票的模式是：成为代表----授权投票----保持代表诚实----抵抗攻击

优点：大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证。

缺点：共识机制还是需要代币而很多商业是不需要代币的。

第四：投注共识

投注共识是属于PoS。Casper的共识是按区块达成的，而不是像PoS那样按链达成的。它有特殊的惩罚机制，比如：如果您两次的投注序号一样，或者说您提交了一个无法让Casper依照合约处理的投注，您将失去所有的保证金。这是为了验证人在不同的世界中提供不同的投注，从而可以遏制非法节点恶意攻击网络，让其得不到交易费并没收保证金，大大提升非法节点的攻击风险。

Casper协议下的验证人需要完成出块和投注两个活动，具体如下：出块是一个独立于其他所有事件而发生的过程，验证人收集交易，当轮到他们出块的时间时，他们就制造一个区块，并签名后，发送到网络上。目前验证方式的设计还是模仿传统的拜占庭容错共识即：取33%处的值，向0或者1进一步移动。

第五：瑞波共识机制

瑞波共识算法是使一组节能够基于特殊节点达成共识。初始特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员必须由俱乐部51%的会员投票通过。这51%的成员拥有绝对的权力，外部人员没有权力，所以，这种机制更具有中心化的概念。

第六：Pool验证池

基于传统的分布式一致性技术以及数据验证机制。

优点：不需要代币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法的基础上，可实现秒级共识验证。

缺点：多方参与的中心化商业模式。

第七：实用拜占庭容错

在分布式计算上，不同的计算机通过信息交换尝试达成共识，但有时候会因为计算机系统出错或交换错的信息，导致影响系统的一致性。对于拜占庭将军这种问题，通过的解决方法是：计算机的总数>三台有问题的计算机+1以此方法来得以实现解决问题的一致性。

讲通俗些就是采用“少数服从多数”来选举领导者并进行记账的共识机制，该机制允许拜占庭容错，允许强监管节点参与，具备权限分级能力，性能高，耗能低，而且每一轮记账都会由全网节点共同选举领导者，允许33%的节点作恶，容错性为33%。

第八：授权拜占庭容错

在实用拜占庭容错的基础上进行了以下改进：

（1）将C/S（客户机/服务器）架构的请求响应模式改进为合适P2P网络的对等节点模式；

（2）将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的共识参与节点；

（3）为共识参与节点的产生设计了一套基于持有权益比例的投票机制，通过投票决定共识参与节点（记账节点）；

（4）在区块链中引入数字证书，解决了投票中记账节点真实身份的认证问题。

优点：专业化的记账人；可以容忍出错；记账由多人协同完成；每一个区块都有最终性，不会分叉；算法的可靠性有严格的数学证明。

缺点：当1/3及以上的记账人停止工作后，系统将无法提供服务；当1/3及以上的记账人联合作恶，且其他所有的记账人被恰好分割两个网络时，恶意记账人就可以使系统出现分叉。

总之，授权拜占庭容错机制最核心的一点，就是最大限度地确保系统的最终性，使区块链能够适用于真正的金融应用场景。

九：帕克索斯算法

这是一种传统的分布式一致性算法，是一种基于选举领导者的共识机制。领导者节点拥有绝对权限，并允许强监管节点参与，其性能高，资源消耗低。所有节点一般有下线准入机制，但选举过程中不允许有作恶节点，不具备容错性。

十：DPos+PoW混合共识算法

WDC主链采取的是DPoS+PoW混合共识算法。对于DPoS的加入，社区节点通过抵押以及投票，动态选出每一个纪元的前15名作为矿工。对于PoW，机制比较简单，就是在创世区块设定一个难度目标值，作为难度1，然后每个挖矿节点进行一个哈希计算，哈希计算出来的值小于难度目标值就算是获得了打包权。

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编译者/作者：智慧链技术社区

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