什么是共识机制？共识机制的区块链的核心基石之一，是区块链的安全保障，我们也经常看到区块链文章里pow，pos等，但是这些英文缩写是什么鬼？今天小编就给大家科普一下，今天本文主要给大家讲PoW、DPoS、PBFT···

我们大部分人都知道，区块链就是一个去中心化分布式公共账本，任何人都可以对这个公共账本进行核查，公开账本历史数据不可篡改，只允许往后添加区块，每个节点都具有相同的权限，那么问题来了：公开账本每个新区块由谁来负责写入？所有节点都一样，如果所有节点同时一起写入账本数据，那么数据可能会不一致。如何选出写入账本数据的节点，这就是共识机制要解决的问题。

在比特币白皮书里，中本聪提出“工作量证明”机制，就是POW机制。工作量证明(Proof Of Work，简称POW)，简单理解就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。比特币中的工作量证明：比特币网络中任何一个节点，如果想生成一个新的区块并写入区块链，必须解出比特币网络出的工作量证明的迷题。这道题关键的三个要素是工作量证明函数、区块及难度值。工作量证明函数是这道题的计算方法，区块决定了这道题的输入数据，难度值决定了这道题的所需要的计算量。通俗讲：比特币的工作量证明，就是我们俗称“挖矿”所做的主要工作，接下来关于共识机制的干货知识点来了。

POW（工作量证明Proof of Work）：

简单讲就是多劳多得，谁能最快的猜出随机数，谁就能做记账人。特点是去中心化最彻底，可靠安全，但共识时间长，耗能大，需要大量的计算资源去运转。代表：比特币。比特币在Block的生成过程中使用了POW机制，一个符合要求的Block Hash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。要得到合理的Block Hash需要经过大量尝试计算，计算时间取决于机器的哈希运算速度。当某个节点提供出一个合理的Block Hash值，说明该节点确实经过了大量的尝试计算，当然，并不能得出计算次数的绝对值，因为寻找合理hash是一个概率事件。当节点拥有占全网n%的算力时，该节点即有n/100的概率找到Block Hash。

工作量证明代表：比特币 Btc。

POS—（权益证明(Proofof Stake）：

也叫“股权证明算法”，类似于财产储存在银行，因为POW的越来越中心化，大家就开始心怀忌惮，于是虚拟货币爱好者开始研究另一种共识机制POS。这种模式会根据你持有数字货币的量和时间，分配给你相应的利息。在股权证明POS模式下，有一个名词叫币龄，每个币每天产生1币龄，比如你持有100个币，总共持有了30天，那么，此时你的币龄就为3000，这个时候，如果你发现了一个POS区块，你的币龄就会被清空为0。你每被清空365币龄，你将会从区块中获得0.05个币的利息(假定利息可理解为年利率5%)，那么在这个案例中，利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41个币，这下就很有意思了，持币有利息。特点是共识时间短，耗能小，但容易造成利益分配的不均衡和大节点的产生。

代表币种：未来币以及转型之后的以太坊 ETH。

DPOS —（Delegated Proof of Stake委任权益证明）：

中文名叫做股份授权证明机制（又称受托人机制）类似于董事会或者人大代表机制，它的原理是让每一个持有比特股的人进行投票，由此产生101位代表 , 我们可以将其理解为101个超级节点或者矿池，而这101个超级节点彼此的权利是完全相等的。从某种角度来看，DPOS有点像是议会制度或人民代表大会制度。如果代表不能履行他们的职责（当轮到他们时，没能生成区块），他们会被除名，网络会选出新的超级节点来取代他们。DPOS的出现最主要还是因为矿机的产生，大量的算力在不了解也不关心其币的人身上，类似黄牛大量囤票而不关心演唱会的内容。为了激励更多人参与竞选，系统会生成少量代币作为奖励。特点是出块时间超短，效率超高，几乎不会分叉。

代表：柚子币 EOS。

POA—（权威证明Proof of Authority）：

验证者不需要很强的的算力和大量的token，但必须具有已知的和经过验证的身份，通过放置这个身份来获得担保网络的权利，从而换取区块奖励。比如，小明是一个被大家信任的人，可以为某笔交易做担保，通过我来做担保便可实现快速交易，交易成功后我会获得一定数量的token奖励。那如果哪天我变坏了怎么办？想对交易使坏而使自己获利，没关系，其他担保人的一双双眼睛都在盯着我呢，一使坏我就会被踢出局。

代表币种：POA币，VeChain唯链

pbft算法：实用拜占庭容错算法

2008年图灵奖的获得者Loskov在1999年提出了一个新的算法PBFT，这个算法解决了拜占庭将军问题中容错率不高的问题，将算法复杂度由指数级降低到多项式级，使得拜占庭容错算法在实际系统应用中变得可行。这个算法在保证安全性的情况下提高了计算机应用的容错性，减少了每次验证的错误几率。

代表币种：初链 、afc、央行的数字货币、 布萌区块链

raft算法：

因为网上已经有大量文章对raft算法进行过详细的介绍，因此这部分只会简单的阐述算法的基本原理和流程。raft 算法包含三种角色，分别是：跟随者（ follower ），候选人（ candidate ）和领导者（ leader ）。集群中的一个节点在某一时刻只能是这三种状态的其中一种，这三种角色是可以随着时间和条件的变化而互相转换的。

raft 算法主要有两个过程：一个过程是领导者选举，另一个过程是日志复制，其中日志复制过程会分记录日志和提交数据两个阶段。raft 算法支持最大的容错故障节点是（N-1）/2，其中 N 为 集群中总的节点数量。

有一个动画介绍raft算法介绍的很透彻，链接地址为：http://thesecretlivesofdata.com/raft/。这个动画主要包含三部分内容，第一部分介绍简单版的领导者选举和日志复制的过程，第二部分内容介绍详细版的领导者选举和日志复制的过程，第三部分内容介绍的是如果遇到网络分区（脑裂），raft 算法是如何恢复网络一致的。有兴趣的朋友可以结合这个动画来更好的理解raft算法。

代表币种：CWV

除了PoW、PoS、DPoS、PBFT之外，还有VBFT、PoA、PoE、PoI······哪些是你比较感兴趣的呢？

参考文献

李启雷，《区块链核心技术：拜占庭共识算法之PBFT》

梁敏鸿：《剖析区块链的共识算法 Raft & PBFT》