共识算法是所有区块链的基础,是区块链中最重要的部分,但也是区块链中最难理解的一部分。攻克了共识算法,就攻克了区块链的半壁江山。
我们知道,区块链中的节点分布全球的各个角落,本身就由于全球的网络网速不同,再加之本身的点对点的设计下存在较高的网络延迟,各个节点接受到的信息不可能完全一致,就导致很多问题。因此,区块链系统就需要设计一种机制来对这段时间发生的事情进行排序的共识,保证所有节点一致性,共识算法就应运而生。
所有共识判断的最深处的原则都是大多数坚持的就是对的的原则。(个人见解,欢迎博弈)
目前共识算法有三十种,我下面将几种应用广泛的算法介绍给大家。主要分为两个系列:po系列和拜占庭将军问题系列。
各种算法各有利弊,将在文中列出。另外各种算法如何工作略。
po系列、
1.工作量证明(pow)
工作量证明是po系列的基础,所有的po系列都是pow的演进版。类比成无政府主义
主要使用方:比特币
优点:安全 简单 (哈希对撞} 相对公平(矿机产生前)
缺点:速度慢 (不能适用商用) 耗费能源 (以目前所有比特币节点消耗的能源为整个英国整天消耗的 电量) 易受规模经济的影响 (专业矿机,算力集聚)
解释:在pow机制中,节点又被称为矿工,矿工进行解决复杂且无用的计算问题来生成区块,此时就存在多名矿工同时解决了问题,如果假定大多数矿工工作在同一个链上,那么成长最快的链将成为最长和最值得信任的链。这样,只要由矿工提交的工作有超过一半是值得信任的,那么 Bitcoin 就是安全的。
2.权益证明(pos)
类比为寡头垄断制
优点:成本低 效率高 避免通货紧缩
缺点:极易受到攻击,无利害关系巩金瓯问题。nothing-at-stake问题(出矿无成本) 容易导致中心化 富人更富(早期通过ICO融资进入的掌握绝对记账权,得币更多】
解释:pos明显是基于pow的缺点提出来的,他将pow中的算力挖矿改变为股权发放。持币越多,记账率越大,记账机率=代币数量x时长。
目前大多是以pow+pos结合起来。主流eth
3. 延迟工作量证明(dpow)
pow的升级版
优点:节能 安全性增加
缺点:应用范围小(限于使用pow或pos的区块链)
解释:算力过渡,允许一个区块链利用第二个区块链的哈希算力(Hashing Power)所提供的安全。
4.dpos(委托权益证明)
类比为人民代表大会制度
DPOS是权益共识的一种改进版本。BM独创,eos为主代表。
优点:高效率 (节点少,由见证人超级节点出矿) 节能 升级极快,由见证人决定
缺点:中心化 不公平(先入者因低廉而币多,掌握高权益,投自己一票,类似pos)
解释:类似现代民主选举,能与现有的共识匹配,接受程度高。由每个持币者选举21位见证人,还有候选者,作以见证人死亡或恶意行为剔除待选。轮流出矿。
目前来说,是最有前途的。
拜占庭将军系列
1.拜占庭将军问题
图示已讲清2.拜占庭容错算法(BFT)
优点:不可能被颠覆,相比po系列 高速
问题:适用于小节点,信息过多拥堵 任何人可发提案,处理更会导致拥堵。
两种方向:选领导人(PBFT) 选参与者(DBFT)
3.实用型拜占庭容错算法(PBFT)
选定总指挥,只有总指挥能发出议案,所有节点将确定结果放给总指挥,由总指挥出矿。(效率高)
选择方法:轮询
3授权拜占庭容错算法(DBFT)
选参与者进行协作。
问题:掌握三分之一节点,导致系统不工作。三分之二的节点导致系统奔溃。
4.Algorand(双A协议)
采用算法选择领导人和参与者。是对PBFT和DBFT的改进版。
无法作恶,出矿之后随机算法才进行选择。而自己也不知道是否被选中,只有将数据上传进行比对之后才知道。效率极高,只有100多人。
打破去中心和效率不可能同步提升的定律。备受关注。
瑞波共识机制
类似拜占庭,但极大加强了安全
第一次选举参与者类似拜占庭,但加入了另一个算法 。层层选举,层层进入,反复进行。直至到达80%停止打包区块。
主流算法到这里算是差不多了,共识算法的发展是一个无尽的,算法无限发展的。因此,了解主流算法,特别是小白,比如说我。掌握这几种就可以了。
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