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区块链的共识机制汇总

谈起区块链,大家就会聊起其核心技术——共识机制。“共识”在我们的生活乃至社会中大大小小的团体中都会出现。

有人的地方就会出现共识,不然人群就会很混乱;所谓的“共识”就是大家共同一致的认识或者意见。只要达到共识,我们的社会发展才能持续下去。

一个人的时候就无需谈及“共识”,因为一个人的行为或者思想都只取决于他;但是2人以上的群体,就需要达成共识才能相互帮助扶持;如果甲要往左,乙要往右;那他们之前的共识就是失败的,简称分道扬镳。那在一个20人甚至200人的群体中,如何达到共识,一个人一个人问意见?那显然肯定会有不同的意见分歧。所以在一个群体中我们一般都会选出一个组长,班长,团长,连长等等的一个首领,在大家都无法达到一致意见的时候可以协商让大家都能达到一致,从而进行某个工作或者任务。这个也可以称为:领袖共识。

但同时在一个群体中,我们通常还会采用另外一个机制来达到共识,就是:少数服从多数。这一点跟我们区块链达成共识的方针是一致的,在区块链中每个人都可以成为一个节点,而如果要更改某个机制时就需要51%以上的节点同意才能进行更改。这就是区块链共识!!!

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目前区块链共识机制有以下几种!喜欢挖矿的朋友可能比较清楚。
现今区块链的共识机制可分为四大类:工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制和Pool验证池。

第一种,工作量证明机制(PoW)

工作量证明机制即对于工作量的证明,是生成要加入到区块链中的一笔新的交易信息(即新区块)时必须满足的要求。

在基于工作量证明机制构建的区块链网络中,节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权,求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。

工作量证明机制具有完全去中心化的优点,在以工作量证明机制为共识的区块链中,节点可以自由进出。

大家所熟知的比特币网络就应用工作量证明机制来生产新的货币。然而,由于工作量证明机制在比特币网络中的应用已经吸引了全球计算机大部分的算力,其他想尝试使用该机制的区块链应用很难获得同样规模的算力来维持自身的安全。同时,基于工作量证明机制的挖矿行为还造成了大量的资源浪费,达成共识所需要的周期也较长,因此该机制并不适合商业应用。

第二种,权益证明机制(PoS)

2012年,化名Sunny King的网友推出了Peercoin,该加密电子货币采用工作量证明机制发行新币,采用权益证明机制维护网络安全,这是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。

与要求证明人执行一定量的计算工作不同,权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。

权益证明机制的运作方式是,当创造一个新区块时,矿工需要创建一个“币权”交易,交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。

权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间,依据算法等比例地降低节点的挖矿难度,从而加快了寻找随机数的速度。这种共识机制可以缩短达成共识所需的时间,但本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算。因此,PoS机制并没有从根本上解决PoW机制难以应用于商业领域的问题。

第三种,股份授权证明机制(DPoS)

股份授权证明机制是一种新的保障网络安全的共识机制。它在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时,还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。

股份授权证明机制与董事会投票类似,该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统,就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会,所有股东都在这里投票决定公司决策。

基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表,而非全体用户。在这样的区块链中,全体节点投票选举出一定数量的节点代表,由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。

同时,区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要,全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格,重新选举新的代表,实现实时的民主。

股份授权证明机制可以大大缩小参与验证和记账节点的数量,从而达到秒级的共识验证。然而,该共识机制仍然不能完美解决区块链在商业中的应用问题,因为该共识机制无法摆脱对于代币的依赖,而在很多商业应用中并不需要代币的存在。

第四种,PooI验证池

Pool验证池基于传统的分布式一致性技术建立,并辅之以数据验证机制,是目前区块链中广泛使用的一种共识机制。

Pool验证池不需要依赖代币就可以工作,在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础之上,可以实现秒级共识验证,更适合有多方参与的多中心商业模式。不过,Pool验证池也存在一些不足,例如该共识机制能够实现的分布式程度不如PoW机制等。

区块链上采用不同的共识机制,在满足一致性和有效性的同时会对系统整体性能产生不同影响。目前大家普遍能看到的就是前面三种共识机制,PoW,PoS和DPoS这三种各有各的优缺点,没法说哪种好或者哪种不好。

但是共识机制是区块链的核心技术,现在选择的共识机制都是相对来说在哪方面的性能优势来选择,而在未来相信会有不同的共识机制出现来弥补或者说完善现有的机制。

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