區塊鏈: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。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。POS權益證明

Tezos已激活Ithaca 2升級，將引入新共識機制Tenderbake:4月2日消息，據官方消息，可自我升級Tezos協議的第九次升級Ithaca 2已激活。此次更新將引入一種新的共識機制Tenderbake，Tenderbake使用的 BFT（拜占庭容錯技術）共識算法替換了原有的Emmy+共識算法，可以擁有比Emmy+算法更短的出塊時間，并且可以更快的確定最終的區塊。新版本的協議將啟用操作預檢機制，以增加Tezos的網絡傳播交易數量。此外，此次更新計劃將流動性烘焙實驗再增加10個月左右。據悉，Ithaca來自Tezos第9個協議升級提案，是目前為止最大的更新。[2022/4/2 13:59:49]

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。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

現場 | 中科院白碩：基于投票的共識機制 其范圍是封閉的:金色財經12月17日現場報道，今日，由數字資產研究院主辦，零壹財經和石榴財經承辦的2018國際區塊鏈數學科學會議在京舉行。中科院計算所博士生導師白碩認為，基于投票的共識機制，其范圍是封閉的，但該技術也在改進，從源頭上看，投票者需要被以一種方式聯編，聯編后一輪一輪做，投票事項孤立，可以不跟歷史有任何關聯。歷史因素、時間因素乃至博弈因素都沒有辦法建立，只是依靠數學和算法。[2018/12/17]

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

動態 | SPoS共識機制已被用于測試鑄幣:PoS之父Sunny King在其新項目Vitural Economy Era中引入的SPoS共識機制，現已被用于全節點鑄幣測試。據悉，SPoS完整版白皮書及其主網將于近日上線，現已開源部分代碼和測試網絡。[2018/9/13]

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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