區塊鏈:關于區塊鏈的共識機制，你想知道的都在這！｜幣評君

區塊鏈的本質是一個分布式的去中心化的數據庫，共識機制就是維護這個數據庫正常運轉的必要條件，理解了共識機制，也就明白了區塊鏈的工作原理，幣評君給大家講講區塊鏈世界的共識機制有幾種形式？優缺點又是什么？

共識機制是什么？

區塊鏈本質是去中心化，去中心化的核心是共識機制，區塊鏈上的共識機制主要解決由誰來構造區塊，以及如何維護區塊鏈統一的問題。

共識機制的必要性？

分布式系統中，多個主機通過異步通信方式組成網絡集群。在這樣的一個異步系統中，需要主機之間進行狀態復制，以保證每個主機達成一致的狀態共識。錯誤信息可能出現在異步系統內并不斷傳播，因此需要在默認不可靠的異步網絡中定義容錯協議，以確保各主機達成安全可靠的狀態共識，這就是共識機制誕生的必要性。

現場 | 馬健瑞：習近平總書記關于區塊鏈的重要講話為推進區塊鏈技術和產業創新發展指明方向:金色財經報道，11月29日上午，由國內知名智庫平臺——國研智庫創新科學園、廣州市科學技術協會、區塊鏈產業人才研究所、清華x-lab、粵港澳大灣區區塊鏈聯盟、廣州市區塊鏈產業協會聯合舉辦的“學習習近平總書記區塊鏈技術重要講話精神暨粵港澳區塊鏈技術與產業創新發展高級研討活動”在廣東科學館報告廳舉行。國研智庫副總裁兼研究部主任馬健瑞發表致辭，他表示，習近平總書記關于區塊鏈的重要講話為推進區塊鏈技術和產業創新發展指明了方向。當前，區塊鏈技術是互聯網時代的顛覆性科技，隨著其應用范圍的不斷拓展，正成為推動全球新技術革命和產業變革的新增長點和動力源。與此同時，作為后互聯網時代的新型底層技術，加快區塊鏈創新發展有利于助力突破數據孤島困境，有效提升國內治理現代化水平。當前，粵港澳大灣區正迅速成長為繼紐約灣區、舊金山灣區和東京灣區之后的世界第四大灣區，承擔著為推動我國產業轉型升級與經濟高質量發展探路的歷史重任，有責任也有義務成為新一輪科技變革的關鍵引領者。粵港澳大灣區在區塊鏈基礎設施建設、技術擴展、行業應用、產業生態構建等方面已具備獨特的優勢，未來大灣區應結合習近平總書記關于區塊鏈講話的重要指示以及區域內區塊鏈發展特色，在攻克核心技術、與實體經濟深度融合、技術標準制定、賦能政府與社會治理方面加強探索與創新。國研智庫是在國家高端智庫建設的背景下，由國務院發展研究中心直屬機構發起設立的智庫咨詢與傳播平臺，希望能與粵港澳大灣區各級領導、各界朋友一齊，共同推動區塊鏈技術與產業創新發展，助力粵港澳大灣區經濟高質量發展。[2019/11/29]

幾種共識機制

動態 | 西班牙正研究設計新的關于區塊鏈項目的立法框架:Orvium合伙創始人Manuel Martin近日表示支持西班牙議會的一項提案，該提案由西班牙保守黨派提出，其呼吁政府推出新的區塊鏈監管法規。Martin認為：“如果國家政權市場委員會（CNMV）這類公共機構跟隨其他數字貨幣數據中心機構的腳步，為區塊鏈相關項目設立一個立法框架，西班牙就能完全解鎖區塊鏈革新的巨大潛力。”[2018/7/8]

在區塊鏈網絡中，由于應用場景的不同，所設計的目標各異，不同的區塊鏈系統采用了不同的共識算法。每種共識算法都不是完美的，都有其優點和局限性。

一般來說，在私有鏈和聯盟鏈情況下，對一致性、正確性要求很高，會采用強一致性的共識算法。而在公有鏈情況下，對一致性和正確性要求稍低，通常采用最終一致性的共識算法。

韓國互聯網振興院和釜山京城大學關于區塊鏈專業人力的研究和開發進行合作:韓國互聯網振興院和釜山京城大學關于區塊鏈和新興產業融合領域開展專業人力養成和共同研究的業務合作。兩組織在情報互通和開發研究合作等方面構成實務協議體系，并計劃在ICT領域的初期養成的課題展開討論。KISA為了強化京城大學的信息保護，會加強管理體系認證、互聯網監管等方面的建設。[2018/4/2]

▌PoW工作量證明

整個系統中每個節點為整個系統提供計算能力(簡稱算力)，通過一個競爭機制，讓計算工作完成最出色的節點獲得系統的獎勵，即完成新生成貨幣的分配，簡單理解就是多勞多得，bictoin、LTC等貨幣型區塊鏈就應用POW機制。

優點

完全去中心化節點自由進出，算法簡單，容易實現破壞系統花費的成本巨大，只要網絡破壞者的算力不超過網絡總算力的50%，網絡的交易狀態就能達成一致

日本九州工業大學將開設關于區塊鏈技術課程:根據日本經濟新聞報道，日本九州工業大學將于今年夏天實施區塊鏈技術相關課程。據悉，九州工業大學與和近畿大學一起開發區塊鏈的HAW International公司一起合作并將與6月進行區塊鏈技術相關課程，這是日本國內首個區塊鏈技術相關的課程。[2018/3/19]

缺點

浪費能源，這是最大的缺點區塊的確認時間難以縮短，如bictoin每秒只能做7筆交易，不適合商業應用新的區塊鏈必須找到一種不同的散列算法，否則就會面臨bictoin的算力攻擊對節點的性能網絡環境要求高容易產生分叉，需要等待多個確認無法達成最終一致性

▌PoS權益證明

也稱股權證明，類似于你把財產存在銀行，這種模式會根據你持有加密貨幣的數量和時間，分配給你相應的利息。

漢得信息：目前公司關于區塊鏈研究尚存在不確定:據證券時報消息，漢得信息(300170 SZ)7日在互動平臺表示，區塊鏈技術有著廣泛的運用空間，公司在區塊鏈上的研究及應用主要是漢得供應鏈金融在應收資產上的跨鏈對接以及基于區塊鏈的ABS發行交易市場對接，目前此研究尚存在不確定性。[2018/3/7]

優點

對節點性能要求低，達成共識時間短

缺點

沒有最終一致性，需要檢查點機制來彌補最終性

▌DPOW委托股權證明

DPOW是PoS的進化方案，在常規PoW和PoS中，任何一個新加入的區塊，都需要被整個網絡所有節點做確認，非常影響效率。

DPoS則類似于現代董事會的投票機制，通過選舉代表來進行投票和決策。被選舉出的n個記賬節點來做新區塊的創建、驗證、簽名和相互監督，這樣就極大地減少了區塊創建和確認所需要消耗的時間和算力成本。

優點

大幅縮小參與驗證和記賬節點的數量，可以達到秒級的共識驗證

缺點

犧牲了去中心化的概念，不適合公有鏈

▌PBFT實用拜占庭容錯

實用拜占庭容錯機制是一種采用“許可投票、少數服從多數”來選舉領導者并進行記賬的共識機制，該共識機制允許拜占庭容錯，允許強監督節點參與，具備權限分級能力，性能更高，耗能更低，而且每輪記賬都會由全網節點共同選舉領導者，允許33%的節點作惡，容錯率為33%。實用拜占庭容錯特別適合聯盟鏈的應用場景。

優點

會背離中心化，加密貨幣的存在及獎勵機制會產生馬太效應，讓社區中的窮者更窮，富者更富共識效率高，可實現高頻交易

缺點

當系統只剩下33%的節點運行時，系統會停止運行

▌dBFT授權拜占庭容錯

這種機制是用權益來選出記賬人，然后記賬人之間通過拜占庭容錯算法達成共識。授權拜占庭容錯機制最核心的一點，就是最大限度地確保系統的最終性，使區塊鏈能夠適用于真正的金融應用場景。

優點

專業化的記賬人可以容忍任何類型的錯誤記賬由多人協同完成，每一個區塊都有最終性，不會分叉算法的可靠性有嚴格的數學證明

缺點

當三分之一或以上記賬人停止工作后，系統將無法提供服務當三分之一或以上記賬人聯合作惡，可能會使系統出現分叉

▌Pool驗證池

基于傳統的分布式一致性技術，加上數據驗證機制。

優點

不需要加密貨幣也可以工作，在成熟的分布式一致性算法基礎上，實現秒級共識驗證。

缺點

去中心化程度不如bictoin，更適合多方參與的多中心商業模式。

▌Paxos

這是一種傳統的分布式一致性算法，是一種基于選舉領導者的共識機制。領導者節點擁有絕對權限，并允許強監督節點參與，其性能高，資源消耗低。所有節點一般有線下準入機制，但選舉過程中不允許有作惡節點，不具備容錯性。

Paxos算法中將節點分為三種類型：

proposer：提出一個提案，等待大家批準為結案。往往是客戶端擔任該角色

acceptor：負責對提案進行投票。往往是服務端擔任該角色

learner：被告知結案結果，并與之統一，不參與投票過程。可能為客戶端或服務端

Paxos能保證在超過50%的正常節點存在時，系統能達成共識。

▌瑞波共識機制

瑞波共識算法使一組節點能夠基于特殊節點列表形成共識，初始特殊節點列表就像一個俱樂部，要接納一個新成員，必須由該俱樂部51%的會員投票通過。共識遵循這些核心成員的“51%權利”，外部人員則沒有影響力。由于該俱樂部由中心化開始，它將一直是中心化的，而如果它開始腐化，股東們什么也做不了。與bictoin及Peercoin一樣，瑞波系統將股東們與其投票權隔開，因此，它比其他系統更中心化。

▌Peercoin

Peercoin，混合了POW工作量證明及POS權益證明方式，其中POW主要用于發行貨幣，未來預計隨著挖礦難度上升，產量降低，系統安全主要由POS維護。

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