区块链最大的特点就是去中心化，是一个开放的分布式的网络系统，系统的安全运行面临着诸多问题，比如传输信息损坏、丢失、重复发送、网络延迟，网络节点的随时退出、随时加入，甚至会丢弃消息、伪造消息、停止工作等等。
但如何保证节点的数据完全相同，并且能够对某个提案（Proposal）达成一致是分布式系统正常工作的核心问题呢？共识算法就是用来保证分布式系统一致性的解决方案。
目前加密数据货币所用到的共识算法分别有，工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）和委托权益证明（DPoS）。
工作量证明 (PoW)
工作量证明（Proof of work，POW），简单来理解，就是一份证明，证明你做过一定量的工作。这一概念最早由 Cynthia Dwork 和 Moni Naor 于 1993 年提出，它能够帮助分布式系统处理拜占庭容错问题。
工作量证明就是比特币的共识算法，比特币的网络节点争相完成一种基于加密哈希算法的数学难题，来获得当前区块的记账权，这个过程不仅可以获得新区块的新币奖励，还有区块中所含交易的交易费，这也就是我们俗称的“挖矿”。
工作量证明的最大特点就是，分布式系统中的节点必须解决一个，一般难度但是可行（feasible）的问题，但是验证问题答案的过程却非常容易，也就是一个不容易解答且可以动态调整解答难度，并容易验证的问题。
我们来剖析一下优缺点：
优点：
- 这算是比较去中心协议，全民参与，只要贡献算力，都可以成为挖矿节点；
- 分布式的点对点网络，只要成为节点，就能为这个网络提供带宽、存储空间和计算能力，使这个网络系统更健壮、更安全；
- 实行欺骗或破坏的难度很大，必须控制 51% 以上的节点。
缺点：
- 算力的消耗、电力的浪费，目前平均没挖出 1 个比特币需要消耗约 7000 美元；
- 算力的集中化；
- 出块效率较低，比如比特币的 TPS（每秒交易处理量）为 7 笔左右；
- 会产生区块链分叉问题；
- 如果不考虑成本，或量子计算机的出现，能控制 51% 以上的节点，就会对整个网络系统造成安全隐患；
权益证明（PoS）
权益证明（Proof of Stake，PoS），是一个根据持有数字货币的量和时间，进行利息发放、新区块产生的机制。
PoS 最早是由化名为 Sunny King 的极客，在 2012 年 8 月发布的 PPC（点点币）首先实现，设计理念就是为了根本上摆脱了工作量证明的算力浪费。
在权益证明 POS 模式下，会引申出一个概念，叫“币天”（Coin Day），也被叫做“币龄”（Coin Age），举个例子来解释一下：
某个币每天产生 1 币天，假如拥有 100 个币，持有 30 天，此时的币天数量就位 3000，此时如果发现了一个新 PoS 区块，币天就会清零，每次清空币天都会获得一定量的利息，这就叫做币天，简单来理解就是利息。
和 PoW 想比，PoS 的优点主要有：
- 避免了算力消耗，电力资源的浪费；
- 出块效率相对更高。
而缺点也比较明显：
- 因为是靠持有币的数量来产生新的区块，这种模式很容易产生马太效应，新区块的产生总是被持有更多币数量的节点掌控；
- 如果持有 51% 以上数量的币，也能对整个网络造成安全隐患。
委托权益证明（DPoS）
委托权益证明 (Delegated Proof-of-Stake，DPoS)，也被称为委托代理人机制。
DPoS 是对权益证明 PoS 优化方案，权益证明 PoS 机制使用一个确定性算法随机选择一个股东，来生成下一个区块，此算法，股东持有币的数量多少，决定了是否被选中的可能性，这样的系统并非安全不可逆，因为区块的产生权始终掌握在账户余额最多的少数节点手中。
为了解决这个问题，每个持币节点可以将其投票权授予一位代表，获取票数最多的前 100 名代表，按照既定时间轮流产生区块，DPoS 模式可以在大多数节点发生故障时继续工作，持币节点可以通过投票来更换发生故障的节点，来确保整个网络的正常运行。
相对于工作量证明 PoW 和 权益证明 PoS 机制，DPoS 模式更安全、更可靠，出块效率最高，而且在 BitShares 成功运行三年以及在 Steem 运行一年期间，可想此 DPoS 机制的安全稳健。
再来剖析一下此模式的优点：
- 相对更安全、更可靠
- 出块效率更高
- 更少数的分叉
- 更低的网络运行成本
缺点：
- 投票积极性不高，绝大多数持股人（90％以上）从未参与投票。这是因为投票需要时间、精力及技能，而这恰恰是大多数投资者所缺乏的
- 因为没有惩罚机制，而投票选举制度并不能及时有效地阻止一些破坏节点的出现，所以对于坏节点的处理存在诸多困难
除此之外还有，拜占庭容错算法（PBFT）、dBFT、Paxos 、Raft 等等。
不论是哪一种共识协议不算是十分完美的，都会有不同的应用场景下，都会相对的优缺点。
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