區(qū)塊鏈?zhǔn)墙⒃赑2P網(wǎng)絡(luò)蔑滓，由節(jié)點(diǎn)參與的分布式賬本系統(tǒng)灰嫉，最大的特點(diǎn)是“去中心化”拆宛。也就是說在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，用戶與用戶之間讼撒、用戶與機(jī)構(gòu)之間浑厚、機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間股耽，無需建立彼此之間的信任，只需依靠區(qū)塊鏈協(xié)議系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)交易钳幅。

可是物蝙，要如何保證賬本的準(zhǔn)確性，權(quán)威性敢艰，以及可靠性诬乞？區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)為什么要參與記賬？節(jié)點(diǎn)如果造假怎么辦钠导？如何防止賬本被篡改震嫉？如何保證節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)一致性？……這些都是區(qū)塊鏈在建立“去中心化”交易時(shí)需要解決的問題牡属，由此產(chǎn)生了共識(shí)機(jī)制票堵。

共識(shí)機(jī)制

所謂“共識(shí)機(jī)制”，就是通過特殊節(jié)點(diǎn)的投票逮栅，在很短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)交易的驗(yàn)證和確認(rèn)悴势；當(dāng)出現(xiàn)意見不一致時(shí)，在沒有中心控制的情況下措伐，若干個(gè)節(jié)點(diǎn)參與決策達(dá)成共識(shí)瞳浦，即在互相沒有信任基礎(chǔ)的個(gè)體之間如何建立信任關(guān)系。

區(qū)塊鏈技術(shù)正是運(yùn)用一套基于共識(shí)的數(shù)學(xué)算法废士，在機(jī)器之間建立“信任”網(wǎng)絡(luò)叫潦，從而通過技術(shù)背書而非中心化信用機(jī)構(gòu)來進(jìn)行全新的信用創(chuàng)造。

區(qū)塊鏈有哪些共識(shí)機(jī)制

不同的區(qū)塊鏈種類需要不同的共識(shí)算法來確保區(qū)塊鏈上最后的區(qū)塊能夠在任何時(shí)候都反應(yīng)出全網(wǎng)的狀態(tài)官硝。

目前為止矗蕊，區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制主要有以下幾種：POW工作量證明、POS股權(quán)證明氢架、DPOS授權(quán)股權(quán)證明傻咖、Paxos、PBFT（實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法）岖研、dBFT卿操、DAG（有向無環(huán)圖）

接下來我們主要說說常見的POW、POS孙援、DPOS共識(shí)機(jī)制的原理及應(yīng)用場景

工作量證明機(jī)制（POW）

概念：

工作量證明機(jī)制（Proof of work ）害淤，最早是一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)名詞，指系統(tǒng)為達(dá)到某一目標(biāo)而設(shè)置的度量方法拓售。簡單理解就是一份證明窥摄，用來確認(rèn)你做過一定量的工作，通過對(duì)工作的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證來證明完成了相應(yīng)的工作量础淤。

工作量證明機(jī)制具有完全去中心化的優(yōu)點(diǎn)崭放，在以工作量證明機(jī)制為共識(shí)的區(qū)塊鏈中哨苛，節(jié)點(diǎn)可以自由進(jìn)出，并通過計(jì)算隨機(jī)哈希散列的數(shù)值解爭奪記賬權(quán)币砂，求得正確的數(shù)值解以生成區(qū)塊的能力是節(jié)點(diǎn)算力的具體表現(xiàn)建峭。

應(yīng)用：

POW最著名的應(yīng)用當(dāng)屬比特幣。在比特幣網(wǎng)絡(luò)中决摧，在Block的生成過程中亿蒸，礦工需要解決復(fù)雜的密碼數(shù)學(xué)難題，尋找到一個(gè)符合要求的Block Hash由N個(gè)前導(dǎo)零構(gòu)成蜜徽，零的個(gè)數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。這期間需要經(jīng)過大量嘗試計(jì)算（工作量）票摇，計(jì)算時(shí)間取決于機(jī)器的哈希運(yùn)算速度拘鞋。

而尋找合理hash是一個(gè)概率事件，當(dāng)節(jié)點(diǎn)擁有占全網(wǎng)n%的算力時(shí)矢门，該節(jié)點(diǎn)即有n/100的概率找到Block Hash盆色。在節(jié)點(diǎn)成功找到滿足的Hash值之后，會(huì)馬上對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行廣播打包區(qū)塊祟剔，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)收到廣播打包區(qū)塊隔躲，會(huì)立刻對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

如果驗(yàn)證通過物延，則表明已經(jīng)有節(jié)點(diǎn)成功解迷宣旱，自己就不再競爭當(dāng)前區(qū)塊，而是選擇接受這個(gè)區(qū)塊叛薯，記錄到自己的賬本中浑吟，然后進(jìn)行下一個(gè)區(qū)塊的競爭猜謎。網(wǎng)絡(luò)中只有最快解謎的區(qū)塊耗溜，才會(huì)添加的賬本中组力，其他的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制，以此保證了整個(gè)賬本的唯一性抖拴。

假如節(jié)點(diǎn)有任何的作弊行為燎字，都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證不通過，直接丟棄其打包的區(qū)塊阿宅，這個(gè)區(qū)塊就無法記錄到總賬本中候衍，作弊的節(jié)點(diǎn)耗費(fèi)的成本就白費(fèi)了，因此在巨大的挖礦成本下洒放，也使得礦工自覺自愿的遵守比特幣系統(tǒng)的共識(shí)協(xié)議脱柱，也就確保了整個(gè)系統(tǒng)的安全。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)果能被快速驗(yàn)證拉馋，系統(tǒng)承擔(dān)的節(jié)點(diǎn)量大榨为，作惡成本高進(jìn)而保證礦工的自覺遵守性惨好。

缺點(diǎn)：需要消耗大量的算法，達(dá)成共識(shí)的周期較長

權(quán)益證明機(jī)制（POS）

概念：

權(quán)益證明機(jī)制（Proof of Stake）随闺，要求證明人提供一定數(shù)量加密貨幣的所有權(quán)日川。

權(quán)益證明機(jī)制的運(yùn)作方式是，當(dāng)創(chuàng)造一個(gè)新區(qū)塊時(shí)矩乐，礦工需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)“幣權(quán)”交易龄句，交易會(huì)按照預(yù)先設(shè)定的比例把一些幣發(fā)送給礦工本身。權(quán)益證明機(jī)制根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有代幣的比例和時(shí)間散罕，依據(jù)算法等比例地降低節(jié)點(diǎn)的挖礦難度分歇，從而加快了尋找隨機(jī)數(shù)的速度。

應(yīng)用：

2012年欧漱，化名Sunny King的網(wǎng)友推出了Peercoin（點(diǎn)點(diǎn)幣）职抡，是權(quán)益證明機(jī)制在加密電子貨幣中的首次應(yīng)用。PPC最大創(chuàng)新是其采礦方式混合了POW及POS兩種方式误甚，采用工作量證明機(jī)制發(fā)行新幣缚甩，采用權(quán)益證明機(jī)制維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。

為了實(shí)現(xiàn)POS窑邦，Sunny King借鑒于中本聰?shù)腃oinbase擅威，專門設(shè)計(jì)了一種特殊類型交易，叫Coinstake冈钦。

上圖為Coinstake工作原理郊丛，其中幣齡指的是貨幣的持有時(shí)間段，假如你擁有10個(gè)幣瞧筛，并且持有10天宾袜，那你就收集到了100天的幣齡。如果你使用了這10個(gè)幣驾窟，幣齡被消耗（銷毀）了庆猫。

優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：縮短達(dá)成共識(shí)所需的時(shí)間，比工作量證明更加節(jié)約能源绅络。

缺點(diǎn)：本質(zhì)上仍然需要網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行挖礦運(yùn)算月培，轉(zhuǎn)賬真實(shí)性較難保證

授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制（DPOS）

概念：

授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制（Delegated Proof of Stake），與董事會(huì)投票類似恩急，該機(jī)制擁有一個(gè)內(nèi)置的實(shí)時(shí)股權(quán)人投票系統(tǒng)杉畜，就像系統(tǒng)隨時(shí)都在召開一個(gè)永不散場的股東大會(huì)，所有股東都在這里投票決定公司決策衷恭。

授權(quán)股權(quán)證明在嘗試解決傳統(tǒng)的PoW機(jī)制和PoS機(jī)制問題的同時(shí)此叠，還能通過實(shí)施科技式的民主抵消中心化所帶來的負(fù)面效應(yīng)∷嬷椋基于DPoS機(jī)制建立的區(qū)塊鏈的去中心化依賴于一定數(shù)量的代表灭袁，而非全體用戶猬错。在這樣的區(qū)塊鏈中，全體節(jié)點(diǎn)投票選舉出一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)代表茸歧，由他們來代理全體節(jié)點(diǎn)確認(rèn)區(qū)塊倦炒、維持系統(tǒng)有序運(yùn)行。

同時(shí)软瞎，區(qū)塊鏈中的全體節(jié)點(diǎn)具有隨時(shí)罷免和任命代表的權(quán)力逢唤。如果必要，全體節(jié)點(diǎn)可以通過投票讓現(xiàn)任節(jié)點(diǎn)代表失去代表資格涤浇，重新選舉新的代表鳖藕，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的民主。

應(yīng)用：

比特股（Bitshare）是一類采用DPOS機(jī)制的密碼貨幣只锭。通過引入了見證人這個(gè)概念著恩，見證人可以生成區(qū)塊，每一個(gè)持有比特股的人都可以投票選舉見證人纹烹。得到總同意票數(shù)中的前N個(gè)（N通常定義為101）候選者可以當(dāng)選為見證人页滚，當(dāng)選見證人的個(gè)數(shù)（N）需滿足：至少一半的參與投票者相信N已經(jīng)充分地去中心化召边。

見證人的候選名單每個(gè)維護(hù)周期（1天）更新一次铺呵。見證人然后隨機(jī)排列，每個(gè)見證人按序有2秒的權(quán)限時(shí)間生成區(qū)塊隧熙，若見證人在給定的時(shí)間片不能生成區(qū)塊片挂，區(qū)塊生成權(quán)限交給下一個(gè)時(shí)間片對(duì)應(yīng)的見證人。DPoS的這種設(shè)計(jì)使得區(qū)塊的生成更為快速贞盯，也更加節(jié)能音念。

DPOS充分利用了持股人的投票，以公平民主的方式達(dá)成共識(shí)躏敢，他們投票選出的N個(gè)見證人闷愤，可以視為N個(gè)礦池，而這N個(gè)礦池彼此的權(quán)利是完全相等的件余。持股人可以隨時(shí)通過投票更換這些見證人（礦池）讥脐，只要他們提供的算力不穩(wěn)定，計(jì)算機(jī)宕機(jī)啼器，或者試圖利用手中的權(quán)力作惡旬渠。

優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：縮小參與驗(yàn)證和記賬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，從而達(dá)到秒級(jí)的共識(shí)驗(yàn)證

缺點(diǎn)：中心程度較弱端壳，安全性相比POW較弱告丢，同時(shí)節(jié)點(diǎn)代理是人為選出的，公平性相比POS較低损谦，同時(shí)整個(gè)共識(shí)機(jī)制還是依賴于代幣的增發(fā)來維持代理節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性岖免。