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。

聲音 | ETC Fans杜超：ETC與ETH最核心區別是共識機制的變化:在今日幣印主辦，金色財經獨家直播的幣印會客室中，ETC Fans以太經典愛好者社區發起人杜超發言指出：ETC與ETH的區別，模型方面，ETC是通縮模型，ETH是通脹模型；技術方面，ETC拒絕轉到POS，所以拆掉了難度炸彈。

從更遠的未來，最核心區別應該是共識機制的變化。ETH原來計劃就是要轉POS，所以二者共識機制會一個是POS，一個是POW。[2020/2/27]

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。

金色相對論| 相里朋：無幣區塊鏈需對共識機制及底層技術加大探索:本期金色相對論中，對于無幣區塊鏈的共識及其技術如何應用在場景中，高級工程師、工業和信息化部電子第五研究所區塊鏈主管相里朋表示，“Token”一直都有，而當前業內的底層技術創新還乏善可陳，多數應用解決方案尚處于研制或探索試用階段，鮮有與業務深度融合的成功案例，行業應用層次普遍偏低。高舉通證經濟大旗，落地之路卻步步維艱，虛擬代幣涌現出無數泡沫。

當前社會并非所有場景都需要虛擬代幣/通證（token）來激勵，且“無幣”區塊鏈同樣也支持共識機制、分布式存儲、點對點通信技術及密碼學技術，也可對多方參與的結果達成共識。既使在“無幣”區塊鏈方向，只要敢想敢探索，解決實際問題，也能涌現出一大批優秀案例。[2018/9/29]

POS權益證明

現場 | Thunder Token首席科學家：理想的共識機制應快慢結合:金色財經現場報道，6月27日在圣何塞會議中心舉行的Blockchain Connect會議上，Thunder Token首席科學家Elaine Shi說，多年來大規模的共識還沒有實現，傳統的共識（pbft，paxos等）速度比較快，但是很復雜；區塊鏈共識機制簡單機械，實現了數學上的突破。理想協議應該結合傳統共識與區塊鏈共識，將快速路徑與慢速鏈結合。[2018/6/28]

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

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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