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。
央行数研所公布两项关于区块链共识、数字货币支付的新专利:10月13日消息，中国人民银行数字货币研究所的两项专利近日公布，一是区块链共识方法及装置。该专利于2022年5月20日由清华大学和数研所联合申请。发明人包括数研所所长穆长春、副所长狄刚等在内。该发明可有效提升共识效率和交易吞吐量。二是一种数字货币的流转方法及系统。该专利于2022年6月10日由数研所和上海古鳌电子科技股份有限公司联合申请。本申请对应的数字货币发行及流转采用无差别的各地就近部署的方式，便于通过动态扩容来支持大规模并行处理数字货币的支付。[2022/10/13 14:26:40]
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。
中国通信标准化协会理事长奚国华：关于区块链有四件事需要澄清:12月22日，在“2020可信区块链峰会”上，中国通信标准化协会理事长奚国华发表致辞，并表示关于区块链有四个方面需要澄清：一、区块链不等于比特币，虽然区块链的基本思想诞生于比特币，但比特币只是区块链的金融应用之一；二、区块链不等于数据库，其解决的核心问题是多方互信；三、去理想化，作为融合新兴技术，区块链与现有技术一脉相承，并非是万能的；四、去污名化，区块链在不引入第三方中介机构的情况下，降本增效。[2020/12/22 16:03:41]
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
动态 | 2019夏季达沃斯明日开幕 议程中共有五场关于区块链和加密货币议题的论坛:2019年7月1日，大连再次迎来“达沃斯时间”。在为期3天的议程中，共有五场关于区块链和加密货币议题的论坛，分别围绕在区块链投资、区块链慈善、区块链基础设施建设和区块链供应链金融领域。[2019/6/30]
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
动态 | 马耳他关于区块链官方峰会将在10月举行:据 Cryptovest马耳他官方关于区块链的一项峰会将于2018年10月3日至5日在圣朱利安举行。马耳他对数字资产和分布式账本技术(DLT)持积极态度，因此被誉为“区块链之岛”。该国将主办首个官方行业盛会，以巩固其作为受监管数字货币和ICO中心的地位。[2018/9/17]
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。
高伟达澄清：截至目前，公司在2017年的业务收入中并未有关于区块链技术的研发成果而直接产生的业务收入:选股宝注：近期投资者市场比较关注区块链技术，市场上出现“高伟达作为区块链概念股”等传言。部分投资者认为高伟达属于区块链概念，公司股价随之上涨。[2018/1/10]
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，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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