区块链共识机制有哪些？
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无为不入世9星评价
2020-09-24 10:30:50
区块链是最近非常火的词，但是你知道区块链是如何完成去中心化的共识的么?没有中间节点，依然能够有效的做出决策。答案在于共识机制，区块链有各种各样的共识机制，但它们都具有相同的目的，为了确保记录的真实性和完整性。我们将探索三种类型的共识机制。
首先，让我们来看看工作证明(Proof-of-Work)。在Proof-of-Work系统中，交易数据以区块的形式存储在一起，通过让人们解决附加在上面的一个复杂的数学问题来验证。这通常是由强大的计算机完成的，被称为 “挖矿"。有些迷惑?好吧，我们来分析一下。想象一下，一群寻宝者试图打开一个箱子，上面有一把复杂的锁，计算出正确的组合是很繁琐的，但第一个这样做的人将获得奖励。简单地说，工作证明是一场比赛，以找出在宝箱上的正确组合，像比特币和Ethereum这样的加密货币使用的是工作证明机制。
接下来，我们有了POS(Proof-of-Stake)。在这里，一个新区块的创造者，也就是验证者，是根据他们投入网络的股权多少随机选择的。意思是说，投入的股权越高，被选为验证者的机会就越大。让我们把它应用到宝箱的场景中，想象一群寻宝者在争夺一个箱子，箱子的奖励是基于抽奖系统。为了参与，每个猎人都要购买彩票，每个猎人买的越多，中奖的机会就越大。像ADA和EOS这样的区块链协议，采纳Proof-of-Stake的共识。
最后，Proof-of-Authority，Proof-of-Stake的一种修改形式，在这里，只有被批准的各方可以成为验证者。我们再来看看宝箱的场景，这群寻宝者组成一个联盟，将他们的宝物集中起来，根据他们的信任程度，挑选出少数几个人成为由该集团指定，以确保全部内容的有效性。
IBM的Hyperledger Fabric，是一些使用POA的区块链系统的例子。虽然传统的区块链存在于单一的共识机制上，一些创新的正在采用多种共识协议。以Opet基金会为例，他们正在建立一个独特的区块链来存储数据，通过机器人收集学生的学业水平、课外活动、和个性特征分析等记录存储在区块链上，并且由采用POA共识机制的Hyperledger Fabric提供支持验证。POA验证者在这种情况下，可以是著名的教育机构，甚至国家的教育部门，这有助于确保所有学生数据的可信度。
但是谁会免费工作呢?因此，pow的共识开始发挥作用，奖励完成工作的验证者。通过Hyperledger Fabric，每个学生记录都是安全的，与学生拥有的私人哈希密钥。只有当学生提供唯一的密钥时，数据才能被访问。这意味着学生的隐私被保留下来，由学生自己控制。例如，当学生通过Opet的平台申请大学时，他们将向大学提供其记录的唯一密钥，有了它，大学将能够访问他们最新的学术记录，学生还可以查看自己的记录是否已被解锁。这与传统方法相比，这提高了效率和透明度。通过将工作证明和授权证明模式相结合，opet基金会的区块链解决方案确保了学生数据上的隐私，pow在激励教育机构的同时和学生向Opet平台提供数据。
随着区块链的普及，我们会看到更多独特的混合共识机制和实际的应用。
汪锋~曦驰系10星评价
2020-08-04 10:34:00
现有区块链项目的主要共识机制为由比特币系统首创的工作量证明机制POW和由点点币系统首创的权益证明机制 POS以及少部分项目采用修改后的BFT(拜占庭容错)的共识机制。
一、POW机制
POW的全称为Proof of Work,翻译过来即“工作证明”或者“工作量证明”。挖矿获得多少货币奖励，取决于挖矿贡献的有效工作，也就是说矿机的性能越好、挖矿的时间越长，所获得的货币奖励就越多。
BTC就是POW机制下最成功的加密货币。POW机制虽然已经成功证明了其长期稳定和相对公平，但在现有框架下，采用POW的“挖矿”形式，将消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的运算来保证工作量公平，并没有其他的存在意义。而目前BTC所能达到的交易效率为约5TPS(5笔/秒)，以太坊目前受到单区块GAS总额的上限，所能达到的交易频率大约是25TPS，与平均千次每秒、峰值能达到万次每秒处理效率的VISA和MASTERCARD相差甚远。
二、POS机制
POS 即权益证明或者股权证明，全称为 Proof of Stake。权益证明模式就是根据所持有货币的量和时间，来发利息的的一个模式。
POS机制下较为成熟的数字货币是Peercoin(点点币)和NXT(未来币)，相比于POW，POS机制节省了能源，引入了“币龄”这个概念来参与随机运算。POS机制能够让更多的持币人参与到记账这个工作中去，而不需要额外购买设备(矿机、显卡等)。每个单位代币的运算能力与其持有的时间长成正相关，即持有人持有的代币数量越多、时间越长，其所能签署、生产下一个区块的概率越大。一旦其签署了下一个区块，持币人持有的“币龄”即清零，重新进入新的循环。
在POS机制下，因为区块的签署人由随机产生，则一些持币人会长期、大额持有代币以获得更大概率地产生区块，尽可能多的去清零他的“币天”。因此整个网络中的流通代币会减少，从而不利于代币在链上的流通，价格也更易受到波动。由于可能会存在少量大户持有整个网络中大多数代币的情况，整个网络有可能会随着运行时间的增长而越来越趋向于中心化。相对于PoW而言，PoS机制下作恶的成本很低，因此对于分叉或是双重支付的攻击，需要更多的机制来保证共识。稳定情况下，每秒大约能产生12笔交易，但因为网络延迟及共识问题，需要约60秒才能完整广播共识区块。长期来看，生成区块(即清零“币龄”)的速度远低于网络传播和广播的速度，因此在PoS机制下需要对生成区块进行“限速”，来保证主网的稳定运行。
所以，由比特股首创的权益代表证明机制 DPOS(delegated proof of stake)应运而生。
三、DPOS机制
DPOS即授权股权证明(delegated proof of stake)。
DPoS机制要求在产生下一个区块之前，必须验证上一个区块已经被受信任节点所签署。相比于PoS的“全民挖矿”，DPoS则是利用类似“代表大会”的制度来直接选取可信任节点，由这些可信任节点(即见证人)来代替其他持币人行使权力，见证人节点要求长期在线，从而解决了因为PoS签署区块人不是经常在线而可能导致的产块延误等一系列问题。DPoS机制通常能达到万次每秒的交易速度，在网络延迟低的情况下可以达到十万秒级别，非常适合企业级的应用。比如：公信宝数据交易所对于数据交易频率要求高，更要求长期稳定性，因此DPoS是非常不错的选择。
Finchain是一个专注于金融行业商业应用的公有区块链，商业应用需要低成本和高效率，而金融行业在其基础之上更需要高稳定性和安全性。所以，Finchain也采用经市场检验过的 DPOS 授权股权证明机制。
四、POI机制
POI(Proof of Importance)，即重要性证明。
POI算法提供了一种分布更为均匀的挖矿方法。人们既不需要使用更强劲的机器，也不需要持有更多的股份来获取更多的奖励。只需要向整个经济体证明自己的重要性来获取区块奖励。这样它也无须特殊的挖矿硬件，能运行在一个树莓派设备上，因此它省电环保，有助于解决让人们头疼的地球高碳排放带带来的温室变暖问题。很显然，重要性证明可以解决比特币生态中的大量资源浪费和挖矿设备之间的竞争问题。除此之外，在重要性证明方案下，有钱并不意味着重要，它更看中的是交易量、活跃度，以及和谁做的交易。这些特性可以去除其他所有 POS系统都拥有的弊端，即进入让富者更富这样的循环。
重要性证明机制算法最重要的应用是新经币NEM 。一个NEM用户的重要
性取决于他拥有多少数量的货币和他的钱包交互数量。相比而言，其他数字货
币并没有考虑一个结点对网络所有的支持作用。一些工作证明机制只需要一个结点拥有大量的数字货币去形成区块，对于NEM而言，货币传输的数量同样也是对网络的一项支持因素，这会鼓励用户不仅是持有NEM,而是积极在NEM系统内开展交易。因此，在重要性证明币种中，酬金是以一种精妙且平衡的方式决定并发送至用户的。
五、POA 机制
POA (Proof of Asset),即资产证明。
Digix通过它的资产证明(POA)协议为实体资产代币化和文档化提供了使用实例。这是笔者在后面推荐DGX代币的最重要的原因它诞生于一个非常有意义的创新项目里。Digix资产证明(POA)认证过程在以太坊上记录和提供一项资产的审计跟踪，用以创建POA资产卡。这些资产卡通过来自监管链参与者(即黄金供应商、托管商和审计商)的连续数宇签名获得认证，数字签名进一步通过被提供和上传到IPFS(星际文件系统所永久保存起来的购买和存储收据证明所确认。
六、POB 机制
POB (Proof of Burn),即烧毁证明。
创建新区块的人必须为创建新的货币支付费用。这些费用将按照预先规定的比例或者算法转换为新的货币。合约币XCP)就是通过烧毁比特币而产生。
数字货币算法还有购买证明(Proof-of-Purchase)、时间证明(Proof-of-time)、身份证明(Proof-of-identity)和混合证明(Combining Proofs)等。