共識機制，區塊鏈的價值與靈魂_區塊鏈

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 | 白碩：共識機制是區塊鏈應用實體經濟的關鍵:據和訊消息，中科院計算機所博導、中科院信工所博導白碩表示，區塊鏈重新定義了一個信任路徑。這是最要害的地方，如果不是重新定義信任路徑，還是沿襲原有路徑區塊鏈是沒有必要存在的，而共識機制就是要用一種能夠自證的方式讓人去接受這么一個新定義的路徑。共識機制是區塊鏈應用實體經濟的關鍵。[2018/12/4]

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。

現場 | 美國財務學會會員曹輝寧：需要一個新的共識機制改善區塊鏈目前的狀況:金色財經現場報道，在今日舉辦的2018全球媒體峰會上，長江商學院金融學教授、金融MBA學術主任、美國財務學會會員曹輝寧發表題為《區塊鏈向何處去》的演講，他表示，POW、POS、POA、DPOS等共識機制都各有優缺點，曹輝寧認為需要一個新的共識機制改善目前的狀況，通過身份鏡像協議提供隨機化工作量證明降低能耗，以及多級分層鏈網架構和增強智能合約，同時滿足監管要求，降低能耗，提高TPS效率，增大區塊鏈處理規模，使得區塊鏈真正落地，成為能夠為大眾服務的技術。[2018/7/19]

POS權益證明

PoS/DPoS+DAG或者BFT+DAG更有可能成為未來DAG項目的共識機制:Node Capital研究中心在闡述DAG 項目的投資邏輯時表示，目前已經落地的DAG公鏈項目都不具備智能合約的功能，因此目前新募集的DAG項目都會以具備圖靈完備智能合約平臺，或者提供智能合約跨鏈執行的接口作為賣點。由于目前DAG共識機制的學術研究尚處于進展過程中，這些號稱能實現智能合約的DAG項目是否能在近期實現所宣稱的功能，仍要打上一個問號。由于DAG高并發、異步的特征，非常適合IoT類應用，許多IoT類項目都會偏愛DAG架構。IOTA就是以處理機器間小額高頻交易為應用場景。另一方面，IoT設備一般不具備PoW挖礦所需的算力，因此PoS/DPoS+DAG或者BFT+DAG更有可能成為未來DAG項目的共識機制。[2018/6/11]

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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