区块链常见共识机制介绍

与区块链相关的讨论仍在热议。 区块链是分散的、分布式的和公共的数字分类账，用于记录多台计算机上的交易，以便在不更改后续块和网络串通的情况下无法追溯更改记录。 区块链需要强大、高效和安全的共识算法，才能通过共享的公共分类账在全球范围内发挥作用。

在这里，我将讨论区块链使用的共识机制。 它不等同于区块链，不同的区块链可能采用不同的技术，例如：以太坊使用权益证明，比特币使用工作量证明。

区块链共识机制：

1. 工作量证明（PoW，Proof of Work）

工作量证明是一种协议，其主要目标是阻止网络攻击，例如分布式拒绝服务攻击 (DDoS)，这种攻击旨在通过发送多个错误请求来耗尽计算机系统的资源。 它是这样工作的：

2.权益证明（PoS，Proof of stake）

它是工作量证明最常见的替代方案。 这是在区块链中创建块的另一种方式。 区块生产者被称为验证者而不是矿工。 验证者必须记下存款或股份才能参与创建区块的过程。

在这里，验证器是根据一些考虑到它们的影响的选择算法来选择的。 只有选定的验证者才能创建区块，而其他验证者不能参与，从而节省了其他验证者的能量。 这对环境要好得多。 如果验证者做错了什么，他们就会失去他们的股份，所以你会得到诚实的奖励。 矿工收取他们的交易费用，所以他们不像 PoW 那样得到奖励。

以太坊已经从 PoW 转向 PoS。

3.烧伤证明（PoBurn，烧伤证明）

燃烧证明是工作量证明和权益证明的替代方案，也是一种分布式共识的方法。 也是区块链网络实现的共识机制，确保所有参与节点对区块链网络的真实有效状态达成一致，从而避免任何可能的密码双花。

它的工作原理是允许矿工销毁或销毁虚拟货币代币，这使他们有权按照销毁的代币比例写入区块。 你燃烧的硬币越多，你被选中开采下一个区块的机会就越大。 它试图解决 PoW 的能源消耗问题。 为了销毁代币，矿工需要将它们发送到不可用的地址以验证区块。 Slim coin 就是基于这种共识机制算法。

4.容量证明（PoC，Proof of capacity）

嗯，这也是一种共识机制算法。 这与其他算法略有不同。 在这里，您需要为硬盘空间付费。 您拥有的硬盘空间越多，挖掘下一个区块并获得区块奖励的机会就越大。 在 PoC 系统中挖矿之前，该算法会生成称为图的大型数据集，并将它们存储在您的硬盘上。

容量证明由两部分组成。 有硬盘驱动器的地块和块的实际挖掘。 根据硬盘驱动器的大小，生成独特的绘图文件可能需要几天甚至几周的时间。 绘图使用称为 Shabal 的非常慢的哈希。 这还包括空间证明和存储证明等变体。 这更像是一种付费的东西。 唯一基于 PoC 的加密货币是 Burst 币。

5.委托权益证明（dPoS，Delegated Proof of Stake）

这是 PoS 的扩展。 在 DPoS 区块链共识协议中，加密货币持有者使用他们的代币余额来选举代表，称为委托人。 这些委托人有机会获得新交易的实质内容，并将其添加到区块链中。 投票权实际上是由他们拥有的代币数量决定的，通常被称为网络财富。

拥有更多代币或代币的人将比拥有少量代币的人对网络产生更大的影响。 任何人都可以参加区块生产者选举比特币采用的共识机制是什么，他们创建区块的机会将取决于他们从其他每个生产者那里获得的选票数量。 如果他们真的能做到这一点，他们会感谢 DPoS。

基于这种机制的加密货币是 CaptainAlt 币。

6. 活动证明（PoA，Proof of Activity）

该算法更像是一种工作证明，其中复杂性大大降低，因此解决问题所需的时间从几分之一秒到几分钟。 行动证明是一种结合了工作证明和股权证明的混合方法。 与 PoW 一样，矿工们竞相解决密码学难题。 然后系统切换到 PoS。 不同之处在于，开采的区块不包含交易。 它们只是带有标题信息和挖矿奖励地址的模板。

通过限制最小可能的区块创建时间来验证创建区块的正确性。 这允许您限制将块添加到链中的最大速率，从而防止网络中的攻击，我们也称之为垃圾邮件。 使用这种机制的硬币是 Decred 和 Espers。

7.实用拜占庭容错机制（PBFT，Practical Byzantine fault tolerant Mechanism）

PBFT 是最流行的许可区块链平台协议，目前由 Hyperledger Fabric (IBM) 使用。 那么你听说过拜占庭将军问题吗？ 不？ 先把问题解释一下，这样大家才能更好的理解PBFT。 想象一下，一群拜占庭将军和他们的军队包围了一座城堡，准备进攻。 为了获胜，他们必须同时进攻。 但他们知道其中至少有一个是叛徒。 那么，他们是如何成功发动攻击的，至少有一个不知名的叛徒在他们的团队中呢？

类比很清楚：在任何分布式计算环境中，都存在流氓行为者造成严重破坏的风险。 因此比特币采用的共识机制是什么，它对社区共识的依赖使得拜占庭故障成为区块链特别棘手的问题。 为了克服这个问题，使用了 PBFT。 共识决定是根据所有将军提交的总决定来确定的。 PBFT共识机制不需要任何哈希能量来批准区块链中的交易，这意味着能源利用率不高，中心化风险较小。 它还产生高回报，并且还有交易结束。

8.经过时间证明（PoET，经过时间证明）

英特尔提出了自己的替代共识协议，称为经过时间证明。 PoET 现在是 Hyperledger Sawtooth 模块化框架的首选共识模型。 PoET 算法常用于授权确定矿工拥有的权利。 使用它的网络在参与者参与之前识别参与者。 每个节点都有完全相同的机会成为区块的赢家。 PoET 机制是基于传播的概率，公平分配尽可能多的参与者。

网络中的每个参与节点都必须等待一定的时间。 在这方面，每个节点都需要来自其本地飞地（可信功能）的延迟请求。 等待指定时间后，停留时间最短的成员将被接纳。 每个节点每次都会产生自己的等待时间，之后进入一种睡眠模式。 一旦一个节点醒来并且块可用，该节点就是幸运的赢家。 然后，节点可以在整个网络中传播信息，使其去中心化并获得奖励。

顺便说一句，我们必须依靠英特尔来建立信任，这就是去中心化的概念。 我的意思是，为什么我们必须再次依赖第三方？

9. 重要性证明（PoI，Proof of Importance）

PoI 最初由 NEM 作为一种称为 XEM 令牌的加密货币引入。 对于 PoI，重要的不仅仅是代币余额。 根据POI方法，奖励系统应该基于用户对所有容量的网络贡献。 因此，区块质押基于多种因素，包括声誉、总体余额以及从特定地址完成的交易数量。

在这里，频繁发送和接收交易的参与者更有可能找到区块。 重要性证明只计算代币在账户上的天数。 每天固定 10% 未为网络编组的 XEM。 攻击网络代价高昂，而且它还慷慨地奖励保护网络的用户。

10. 租赁权益证明（LPoS，Leased Proof of Stake）

LPoS 由 WAVES 开发，WAVES 是一个去中心化的区块链平台，允许创建自定义令牌。 在 PoS 中，即使你拥有一定数量的代币，也只能添加一个区块，你甚至不能参与创建区块的过程，也不是每个人都有机会参与区块链的维护并获得奖励. LPoS 解决了这个问题。

用户或参与者越多，网络的安全性就越好。 账户上的代币数量越多，就越有可能将下一个区块添加到区块链并获得奖励。

11.身份证明（POI，Proof of Identity）

PoI 的概念是将私钥与授权身份进行比较。 身份证明 (PoI) 基本上是一种加密证明（一段数据），证明任何用户都知道与授权身份进行比较并以加密方式附加到特定交易的私钥。 现有组中的每个人都可以创建数据块并将它们呈现给任何人，例如处理节点。

恭喜，你已经了解了几乎所有的区块链共识机制。 另外，我想提一下大家需要了解的有向无环图（Direct Acyclic Graphs，DAGs）这个重要的共识机制。

随着区块链随着时间的推移而增长，节点将需要越来越多的存储容量和更高的带宽（数量不断增加），以便跟上添加到分类帐中的交易的步伐。

在 DAG 中，节点本身成为“矿工”。 这个过程也更轻量级，因为您只需要验证来自两个最近节点的交易。 由于淘汰了矿工并且我们自己验证交易，因此交易费用降至零。 关键字acyclic只是表示图中的任何节点都不能引用自己，它不能是自己的父节点。 IOTA 使用 DAG（缠结）。 此外，其数据结构使网络易于扩展。 每个人都参与共识，所以使用 IOTA 的人越多，网络就会越快。 更多的人，更快的网络和安全的网络！