POS:共識機制，區塊鏈的價值與靈魂

怎么才能在區塊鏈分布式系統中更高效地達成共識，保障區塊鏈系統的正常運行？共識機制在其中起到了決定性的作用。

作為區塊鏈技術的核心元素，共識機制的設計決定了整個系統的可擴展性、安全性和去中心化的程度，也決定了系統能否承載更多、更復雜的應用，以及是否能適應更廣泛的應用范圍。

比特幣的成功吸引了大量的關注，其共識機制也引來了眾多模仿者。一些人試圖對其進行完善，還有另一些人希望對它進行全面革新。

POW工作量證明

比特幣使用的是POW工作量證明機制，其后來者以太坊、萊特幣也采用同樣的共識機制。POW需要進行大量的計算，以算出系統給出的數學難題。具體來說就是，計算出新區塊的hash值，并且這個hash值要小于某個數，而且計算難度每過一段時間就會調整，以應對全網算力的變化，用來平衡生成一個區塊所需的時間。

動態 | Blockstack發布新共識機制PoX 允許Stacks利益相關者進行交互:2月6日，Blockstack發布一種新的共識機制轉移證明(PoX)。PoX下的礦工不依靠自己的工作證明，而是提交在生態系統中流通的比特幣（BTC）。該系統將在Blockstack提議的Stacks 2.0區塊鏈中使用，該區塊鏈將于2020年晚些時候發布。轉移證明機制旨在提高比特幣的安全性，同時允許Stacks生態系統中的利益相關者之間進行復雜的交互。（Cointelegraph）[2020/2/13]

盡管POW是非常公平和安全的共識機制，但它巨量的計算會消耗大量的能源，并造成環境污染。國際能源署2016年的數據顯示，加密貨幣挖礦每年消耗的能源相當于希臘、以色列、智利、捷克等國的能源消耗水平。此外，加密貨幣挖礦行業每年產生的二氧化碳排放量，保守估計也要超過紐約到洛杉磯30多萬次航班飛行的二氧化碳排放量。

金色財經現場報道，XinShu Dong：當前區塊鏈共識機制都存在一定的問題:在2018年世界數字資產峰會（WDAS）暨FBG年會上，來自Zilliqa的XinShu Dong表示，當前的所存在的共識機制，都或多或少存在一些缺陷，如POW能源消耗大；BFT雖然消耗低，但是可擴展性存在瓶頸，并對網絡質量依賴度較高；POS\\DPOS節省能源但是依靠加密經濟支持；SHARDING平行共識計算，會有彈性上的問題。[2018/5/2]

POS權益證明

POS權益證明機制解決了POW工作量證明機制能源浪費的問題，通過持有Token的數量和時長來決定獲得記賬權的機率。相比POW，POS避免了挖礦造成大量的資源浪費，縮短了各個節點之間達成共識的時間，網絡環境好的話可實現毫秒級，對節點性能要求低。

混合共識機制公鏈初鏈TrueChain發布黃皮書:4月28日，全球首個實現混合共識機制（PBFT+POW）的公鏈——初鏈TrueChain發布技術黃皮書。初鏈CEO張劍南表示，技術黃皮書將隨著項目進展不斷更新，歡迎對黃皮書中共識及工程架構的設計進行問題發掘和建議。任何人成功發現此版黃皮書中共識設計的問題，或提出有效建議的，將得到150個TRUE作為獎勵。同時，初鏈還發布了輕錢包內測版本并開放源代碼。初鏈輕錢包支持ETH以太幣，官方TRUE代幣和其他各種符合ERC20規范的代幣。錢包代碼是開源的，與其他錢包相比，避免了安全隱患，具有很高的安全性。[2018/4/28]

但POS的缺點同樣明顯，持有Token多的節點更有機會獲得記賬權，這將導致“馬太效應”，富者越富，破壞了區塊鏈的去中心化。

DPOS委托權益證明

DPOS委托權益證明與POS原理相同，其主要區別在于，DPOS的Token持有者可以投票選舉代理人作為超級節點，負責在網絡上生產區塊并維護共識規則。如果這些節點未能履行職責，將投票選出新的節點。

DPOS算法由DanLarimer于2014年提出，并被EOS、Tron、Bitshares等項目采用，其每秒處理的交易量比POS更高，能源消耗較少，但由于記賬權集中在一小部分節點手中，因此它也傾向于中心化。

POA權威證明

POA不是一種獨立的共識算法，而是POW和POS混合的算法，目前有唯鏈、歐鏈等采用了POA共識機制。

POA節點之間無需進行通信即可達成共識，因此效率極高。并且它也能很好地對抗算力攻擊，安全性較高。但是POA需要一個集中的權威節點來驗證身份，這就意味著它會損害區塊鏈的去中心化，這也是在去中心化和提高效率之間的妥協。

PBFT拜占庭容錯算法

PBFT模型是建立在工作量證明基礎之上的另一種共識機制，這個概念本身比POW早了十年。它在20世紀90年代后期被提出，旨在抵御惡意節點破壞網絡的風險，使用PBFT的風險很低，并且信任與資產所有權完全脫鉤。

PBFT系統的工作原理是，惡意節點的最大數量不得大于或等于系統中所有節點的三分之一。隨著節點數量的增加，系統變得更加安全。PBFT的變體目前被Hyperledger，Stellar和Ripple等采用。

上述幾例只是所有共識機制中常見的一部分，它們經過時間的驗證，已經被各種區塊鏈項目采用，但在某種程度上共識機制的發展都是為了解決POW和POS的缺陷，也就是為了在區塊鏈“不可能三角”——去中心化、可擴展性、安全性之間達到平衡。畢竟，區塊鏈從根本上提供的是去信任的系統，安全和權力下放是一開始建立信任的關鍵，可擴展性則是系統可用性的決定因素。

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