什么是共识机制，共识机制的发展与演变详解？-营销圈

什么是共识机制，共识机制的发展与演变详解？

用户投稿 • 2022年4月27日 pm5:51 • 网络资讯 • 阅读 659

前言

共识机制是区块链的重要要素之一，也是分布式账本正常运行的核心规则，主要用于解决人与人之间的信任问题，以及在区块链系统中决定谁负责生成新区块并维护系统的有效统一，因此成为了区块链领域恒久不变的研究热点。

本文从共识机制的概念和作用入手，首先让读者对共识机制整体有一个初步的认识；然后从两军问题和拜占庭将军问题出发，按照共识机制提出时间的先后顺序介绍了共识机制的发展沿革；接着对目前主流的共识机制从概念、工作原理和代表项目三个方面进行了简单的介绍，并对主流共识机制的优势和劣势进行对比；最后对区块链项目如何选择共识机制给出了建议，并指出了共识机制未来发展的可能性趋势。

一、共识机制的概念和作用

1.1 概念：分布式账本正常运行的核心规则

1.2 作用：解决信任问题，决定新区块的生成和维护

1.2.1 用于解决人与人间的信任问题

1.2.2 用于决定在区块链系统中谁负责生成新区块并维护有效统一

1.3 共识算法的主流模型

二、共识机制的缘起

2.1 两军问题与拜占庭将军问题

2.1.1 两军问题

2.1.2 拜占庭将军问题

2.2 共识机制发展史

2.2.1 共识机制分类

2.2.2共识机制发展前沿

三、常见共识体制

四、共识机制的选择与现状总结

4.1 如何挑选一个适合自己的共识机制

4.1.1 判断最终结果是否很重要

4.1.2 判断申请流程需要有多快

4.1.2 判断应用对去中心化的需求程度

4.1.3 判断系统是否可以终止

4.1.4 优劣权衡后选择适合的共识算法

4.2 共识机制的未来发展

上期回顾：第一章共识机制的概念和作用+第二章共识机制的缘起

上期回顾：第三章常见共识机制（上）

第三章常见共识机制（下）

图6 相对主流的共识机制归纳

什么是共识机制，共识机制的发展与演变详解？

来源：Hasib Anwar, “Consensus Algorithms：The Root Of The Blockchain Technology”

上图为一名极客Hasib Anwar归纳的其中14种相对主流的共识机制，包括PoW（工作量证明）、PoS（权益证明）、DPoS（委托权益证明）、LPoS（租用权益证明）、PoET（过去时间证明）、PBFT（实用拜占庭容错）、SBFT（简单拜占庭容错）、DBFT（委托拜占庭容错）、DAG （有向非循环图）、Proof－of－Activity（活动量证明）、Proof－of－Importance（重要性证明）、Proof－of－Capacity（容量证明）、Proof－of－Burn （燃烧证明）、Proof－of－Weight （重量证明）。

接下来，我们主要针对目前区块链最主流的十大共识机制进行介绍分析（下）。

》DBFT

– 概念：

授权拜占庭容错。改进的拜占庭容错算法，使其能够适用于区块链系统。该系统由节点、委托人（谁可以批准区块）和发言人（谁提议下一个区块）组成。是一种在NEO区块链内部实现的保证容错的共识算法。

– 实现原理：

在这个机制当中，存在两个参与者：专业记账的“记账节点”和系统当中的普通用户。

普通用户基于持有权益的比例来投票决定记账节点，当需要通过一项共识时，在这些记账节点中随机推选出一名发言人拟定方案，然后由其他记账节点根据拜占庭容错算法，即少数服从多数的原则进行表态，如果超过66%的节点表示同意发言人方案，则共识达成；否则，重新推选发言人，重复投票过程。

– 代表应用：Neo等

》PoA

– 概念：

权威证明。即由一些经认可的账户认证的，这些被认可的账户称为“验证者”（Validator）。验证者运行的软件，支持验证者将交易（transaction）置于区块中。

– 实现原理：

三个条件：

1、身份必须在链上得到正式验证，信息可在公有可用域中交叉验证；

2、其资格必须难以获得，这样所得到的验证块的权利才足够珍贵；3、建立权威的检查和程序必须完全统一。

使用 PoA，每个个体都具有变成验证者的权利，因此存在一旦获取就保持验证者位置的动机。通过对身份附加一个声誉，可以鼓励验证者去维护交易的过程。因为验证者并不希望让自己获得负面声誉，这会使其失去来之不易的验证者地位。

– 代表应用：VeChain等

》DAG

– 概念：

有向无环图。DAG中每个新加入的单元不仅仅只加入到长链区块，而是加入之前的所有区块，验证每一个新单元并且确认其父单元以及父单元的父单元，慢慢的可以达到创世单元，并且将其父单元的哈希包含到自己的单元内，随着时间的递增，所有交易的区块链相互连接形成图状结构。

– 实现原理：

在DAG的网络中，每一个节点都可以是交易者和验证者，因为DAG中的交易处理，正是由交易节点本身来共同完成。以IOTA为例，IOTA的Tangle账本在保证高速处理交易的同时，并不需要支付交易费用。不过并不代表交易是免费的，因为在这个账本中，每一笔交易的发起都需要先验证另外两笔随机交易，并将自己发起的交易指向这两笔交易，这样在区块链上矿工所承担的责任就分配给了所有的交易者。DAG这种处理交易的方式，可称作为异步处理模式。

图10 传统区块链结构与DAG结构区别

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什么是共识机制，共识机制的发展与演变详解？

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