区块链的本质是一个分布式的去中心化的数据库，共识机制就是维护这个数据库正常运转的必要条件，理解了共识机制，也就明白了区块链的工作原理，币评君（biping.io，最全的加密货币行情和区块链资讯）给大家讲讲区块链世界的共识机制有几种形式？优缺点又是什么？

共识机制是什么？

区块链本质是去中心化，去中心化的核心是共识机制，区块链上的共识机制主要解决由谁来构造区块，以及如何维护区块链统一的问题。

共识机制的必要性？

分布式系统中，多个主机通过异步通信方式组成网络集群。在这样的一个异步系统中，需要主机之间进行状态复制，以保证每个主机达成一致的状态共识。错误信息可能出现在异步系统内并不断传播，因此需要在默认不可靠的异步网络中定义容错协议，以确保各主机达成安全可靠的状态共识，这就是共识机制诞生的必要性。

几种共识机制

在区块链网络中，由于应用场景的不同，所设计的目标各异，不同的区块链系统采用了不同的共识算法。每种共识算法都不是完美的，都有其优点和局限性。

一般来说，在私有链和联盟链情况下，对一致性、正确性要求很高，会采用强一致性的共识算法。而在公有链情况下，对一致性和正确性要求稍低，通常采用最终一致性的共识算法。

▌PoW 工作量证明

整个系统中每个节点为整个系统提供计算能力(简称算力)，通过一个竞争机制，让计算工作完成最出色的节点获得系统的奖励，即完成新生成货币的分配，简单理解就是多劳多得，bictoin、LTC等货币型区块链就应用POW机制。

▶优点

完全去中心化

节点自由进出，算法简单，容易实现

破坏系统花费的成本巨大，只要网络破坏者的算力不超过网络总算力的50%，网络的交易状态就能达成一致

▶缺点

浪费能源，这是最大的缺点

区块的确认时间难以缩短，如bictoin每秒只能做7笔交易，不适合商业应用

新的区块链必须找到一种不同的散列算法，否则就会面临bictoin的算力攻击

对节点的性能网络环境要求高

容易产生分叉，需要等待多个确认

无法达成最终一致性

▌PoS 权益证明

也称股权证明，类似于你把财产存在银行，这种模式会根据你持有加密货币的数量和时间，分配给你相应的利息。

▶优点

对节点性能要求低，达成共识时间短

▶缺点

没有最终一致性，需要检查点机制来弥补最终性

▌DPOW 委托股权证明

DPOW是 PoS 的进化方案，在常规 PoW和 PoS 中，任何一个新加入的区块，都需要被整个网络所有节点做确认，非常影响效率。

DPoS则类似于现代董事会的投票机制，通过选举代表来进行投票和决策。被选举出的n个记账节点来做新区块的创建、验证、签名和相互监督，这样就极大地减少了区块创建和确认所需要消耗的时间和算力成本。

▶优点

大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证

▶缺点

牺牲了去中心化的概念，不适合公有链

▌PBFT 实用拜占庭容错

实用拜占庭容错机制是一种采用“许可投票、少数服从多数”来选举领导者并进行记账的共识机制，该共识机制允许拜占庭容错，允许强监督节点参与，具备权限分级能力，性能更高，耗能更低，而且每轮记账都会由全网节点共同选举领导者，允许33%的节点作恶，容错率为33%。实用拜占庭容错特别适合联盟链的应用场景。

▶优点

会背离中心化，加密货币的存在及奖励机制会产生马太效应，让社区中的穷者更穷，富者更富

共识效率高，可实现高频交易

▶缺点

当系统只剩下33%的节点运行时，系统会停止运行

▌dBFT 授权拜占庭容错

这种机制是用权益来选出记账人，然后记账人之间通过拜占庭容错算法达成共识。授权拜占庭容错机制最核心的一点，就是最大限度地确保系统的最终性，使区块链能够适用于真正的金融应用场景。

▶优点

专业化的记账人

可以容忍任何类型的错误

记账由多人协同完成，每一个区块都有最终性，不会分叉

算法的可靠性有严格的数学证明

▶缺点

当三分之一或以上记账人停止工作后，系统将无法提供服务

当三分之一或以上记账人联合作恶，可能会使系统出现分叉

▌Pool 验证池

基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制。

▶优点

不需要加密货币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，实现秒级共识验证。

▶缺点

去中心化程度不如bictoin，更适合多方参与的多中心商业模式。

▌Paxos

这是一种传统的分布式一致性算法，是一种基于选举领导者的共识机制。领导者节点拥有绝对权限，并允许强监督节点参与，其性能高，资源消耗低。所有节点一般有线下准入机制，但选举过程中不允许有作恶节点，不具备容错性。

Paxos算法中将节点分为三种类型：

proposer：提出一个提案，等待大家批准为结案。往往是客户端担任该角色

acceptor：负责对提案进行投票。往往是服务端担任该角色

learner：被告知结案结果，并与之统一，不参与投票过程。可能为客户端或服务端

Paxos 能保证在超过50%的正常节点存在时，系统能达成共识。

▌瑞波共识机制

瑞波共识算法使一组节点能够基于特殊节点列表形成共识，初始特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由该俱乐部51%的会员投票通过。共识遵循这些核心成员的“51%权利”，外部人员则没有影响力。由于该俱乐部由中心化开始，它将一直是中心化的，而如果它开始腐化，股东们什么也做不了。与bictoin及Peercoin一样，瑞波系统将股东们与其投票权隔开，因此，它比其他系统更中心化。

▌Peercoin

Peercoin（点点币，PPC），混合了POW工作量证明及POS权益证明方式，其中POW主要用于发行货币，未来预计随着挖矿难度上升，产量降低，系统安全主要由POS维护。

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