談起區(qū)塊鏈里的熱門詞，一定離不開(kāi)偉大的共識(shí)算法，它是構(gòu)筑區(qū)塊鏈信任特性的基礎(chǔ)。到底有哪些共識(shí)算法？今天來(lái)了解一下：

共識(shí)算法是什么？

共識(shí)機(jī)制就是用來(lái)解決分布式系統(tǒng)的一致性問(wèn)題，其核心為在某個(gè)協(xié)議（共識(shí)算法）保障下，在有限的時(shí)間內(nèi)，使得指定操作在分布式網(wǎng)絡(luò)中是一致的、被承認(rèn)的、不可篡改的。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，特定的共識(shí)算法用于解決去中心化多方互信的問(wèn)題。

其實(shí)簡(jiǎn)單理解就是達(dá)成一致?，F(xiàn)實(shí)生活中很多場(chǎng)景是需要達(dá)成一致的。區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須讓自己的賬本和其他節(jié)點(diǎn)的賬本保持一致。而中心化世界里，這幾乎不可能，因?yàn)橛幸粋€(gè)中心服務(wù)器存在。

共識(shí)算法有幾類？

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，共識(shí)算法則通過(guò)經(jīng)濟(jì)利益的博弈，來(lái)鼓勵(lì)對(duì)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)及提高不可信節(jié)點(diǎn)的作惡成本。常用算法如PoW、PoS、DPoS等，不同的算法，其實(shí)就是不同的游戲玩法。

基于挖礦方式分類：

PoW（Proof of Work，工作量證明）—主要代表：比特幣所謂的比特幣挖礦就是通過(guò)計(jì)算符合某一個(gè)比特幣區(qū)塊頭的哈希散列值爭(zhēng)奪記賬權(quán)。這個(gè)過(guò)程需要通過(guò)大量的計(jì)算實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單理解就是你進(jìn)行的計(jì)算量大（工作量大），你就有大概率獲得記賬權(quán)。包括：Bitcoin，Ethereum，Litecoin，Zcash。優(yōu)點(diǎn)：隨機(jī)性、公平性好；缺點(diǎn)：耗能。

PoS（Proof of Stake，權(quán)益證明）—主要代表：點(diǎn)點(diǎn)幣簡(jiǎn)單理解就是根據(jù)資產(chǎn)的多寡分配獲取記賬權(quán)的概率，類似股份公司中的股東。包括：Ethereum-PoS，Tendermint，Algorand，EOS DPoS，DFINITY，VBFT。優(yōu)點(diǎn)：攻擊更昂貴，性能效率高；缺點(diǎn)：權(quán)利集中。

DPoS（Delegate Proof of Stake，委托權(quán)益證明）—主要代表：EOSPoS的改進(jìn)，通過(guò)社區(qū)選舉產(chǎn)生記賬者，類似股份公司中的董事會(huì)。如：Steemit， EOS， bitshare優(yōu)點(diǎn)：廉價(jià)的交易，可伸縮的；缺點(diǎn)：目前部分集中。

為適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制的研究集中于優(yōu)化系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、運(yùn)行效率、容錯(cuò)性等方面。在新興的區(qū)塊鏈方案中，會(huì)將各種共識(shí)機(jī)制結(jié)合使用，例如在分層/分片方案中，最上層的主鏈?zhǔn)褂肞oW機(jī)制以確保全局共識(shí)的有效性并用來(lái)對(duì)抗女巫攻擊，而在相對(duì)小范圍的分片中，使用PoS或者BFT算法來(lái)實(shí)現(xiàn)更高效率的共識(shí)。典型的案例包括未來(lái)引入基于校驗(yàn)器管理和約分片方案的以太坊以及Zilliqa等。盡管這些方案尚未落地驗(yàn)證，但他們代表了未來(lái)區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。

實(shí)際上，共識(shí)算法還有很多種，如用于解決可信節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)通信故障問(wèn)題，常用算法包括Paxos、Raft、ZAB等，常見(jiàn)于大數(shù)據(jù)分布式系統(tǒng)，這些算法不具備對(duì)不可信節(jié)點(diǎn)的容錯(cuò)性。這類算法也包括用于解決拜占庭將軍問(wèn)題的拜占庭容錯(cuò)算法（BFT）等，該算法允許有一定比例的不可信節(jié)點(diǎn)。

共識(shí)算法發(fā)展歷程：

從歷史上看，共識(shí)算法起源于多處理器計(jì)算的研究;它們解決的是處理器可能出現(xiàn)故障（即變得無(wú)響應(yīng)）時(shí)的全局狀態(tài)問(wèn)題。在這些情況下通信是同步的，即受一些已知的時(shí)間上限。

后來(lái)，隨著電信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，出現(xiàn)了另外兩個(gè)問(wèn)題：未知的通信延遲和對(duì)手的存在。前者導(dǎo)致了部分新的研究同步和異步共識(shí)算法和創(chuàng)建算法可以容忍任意代理行為（拜占庭行為）——即所謂的拜占庭容錯(cuò)算法（或BFT共識(shí)）。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)手的問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。如果在多處理器環(huán)境或電信基礎(chǔ)設(shè)施中可以識(shí)別每個(gè)代理，那么在Internet的許多情況下就不能這樣做。因此，出現(xiàn)了一種新的公共（或無(wú)許可）共識(shí)，共識(shí)算法必須成為一種協(xié)議，其中嵌入了識(shí)別和排除拜占庭式代理的規(guī)則和程序——就像一些附帶機(jī)制降低了此類代理進(jìn)一步參與協(xié)議的經(jīng)濟(jì)能力一樣。這種制度以POW 和POS的名義引起了公眾的注意。我們將以經(jīng)濟(jì)激勵(lì)（BFT- ei）命名這些協(xié)議。在許多情況下，異步性和無(wú)許可性要求犧牲其他共識(shí)品質(zhì)，比如決定論或適用于領(lǐng)導(dǎo)人選舉場(chǎng)景的能力。

共識(shí)算法應(yīng)用：

通常，共識(shí)算法用于解決以下問(wèn)題：

· 領(lǐng)袖選舉（在所有共識(shí)參與者中選擇代理人，有權(quán)更新系統(tǒng)的全球狀態(tài)）

· 原子交換（不能根據(jù)事件的內(nèi)部屬性確定其順序事件的確切順序）

· 狀態(tài)復(fù)制（維護(hù)所有或大多數(shù)代理共享的全局狀態(tài)）

這是共識(shí)算法的三個(gè)主要用例是高度相關(guān)的。例如，狀態(tài)復(fù)制可以通過(guò)狀態(tài)更改的適當(dāng)順序（即原子廣播）來(lái)解決，而適當(dāng)?shù)念I(lǐng)導(dǎo)人選舉過(guò)程本身可能允許有序的原子廣播（但是，在沒(méi)有領(lǐng)導(dǎo)人選舉過(guò)程的情況下，有達(dá)成相同結(jié)果的共識(shí)）。

總體來(lái)說(shuō)，主流共識(shí)算法逐漸由PoW轉(zhuǎn)向PoS共識(shí)算法，出現(xiàn)POW和POS混合的趨勢(shì)，POW的公平性和POS的效率得到融合補(bǔ)充。但即便是每種加密貨幣背后都有一種偉大的共識(shí)算法，沒(méi)有一種共識(shí)算法是完美的，各有優(yōu)缺點(diǎn)。隨著區(qū)塊鏈項(xiàng)目越來(lái)越多，而共識(shí)算法也會(huì)不斷改進(jìn)。