币圈新兵营 | 区块链的共识机制是什么

在了解共识机制之前，首先我们要明白什么是共识?“共识”取它的字面意思，就是“共同的认识”。

人与人是不同的，这种不同不仅体现在身材、长相、能力，更体现在文化、观点、想法、利益诉求等等方面。

共识，简而言之，不同群体所寻求的共同的认识、价值、想法等，在某一方面达成的一致意见。共识机制就是确定达成某种共识和维护共识的方式。

我们了解到，信任是社会运转中的一大痛点，银行有自己的信用体系，过去的金融体系服务于只服务于极少的企业家，因为建立信用体系耗资巨大。后来支付宝有了芝麻信用，信用已经关系到生活的很多方面，信用卡额度、花呗额度，芝麻信用高出国还可以免签。我们正享受着信用给我们带来的便捷。

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。

区块链共识机制的目标是使所有的诚实节点保存一致的区块链视图，同时满足两个性质：

一致性，所有诚实节点保存的区块链的前缀部分完全相同。

有效性，由某诚实节点发布的信息终将被其他所有诚实节点记录在自己的区块链中。

区块链的自信任主要体现于分布于区块链中的用户无须信任交易的另一方，也无须信任一个中心化的机构，只需要信任区块链协议下的软件系统即可实现交易。

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。

这种自信任的前提是区块链的共识机制(consensus)，即在一个互不信任的市场中，要想使各节点达成一致的充分必要条件是每个节点出于对自身利益最大化的考虑，都会自发、诚实地遵守协议中预先设定的规则，判断每一笔记录的真实性，最终将判断为真的记录记入区块链之中。

换句话说，如果各节点具有各自独立的利益并互相竞争，则这些节点几乎不可能合谋欺骗你，而当节点们在网络中拥有公共信誉时，这一点体现得尤为明显。区块链技术正是运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术背书而非中心化信用机构来进行全新的信用创造。

在区块链系统中没有像银行一样的中心化机构，所以在进行传输信息、价值转移时，共识机制解决并保证每一笔交易在所有记帐节点上的一致性和正确性问题。区块链的这种新的共识机制使其在不依靠中心化组织的情况下，依然大规模高效协作完成运转。

除了密码学技术外，共识机制也是区块链必要元素及核心部分，是保障区块链系统不断运行的关键。

共识机制的分类

在区块链网络中，由于应用场景的不同，所以采用了不同的共识算法。目前区块链的共识机制主要有四类：1.工作量证明机制pow、2.权益证明机制pos、3.委托权益证明Dpos、4.验证池共识机制pool

1.工作量证明(Proof of Work，简称POW):

可简单理解为一份证明，证明你做过一定量的工作。通过查看工作结果，就能知道你完成了指定量的工作。区块链共识算法用的最多的就是POW。比特币和以太坊都是基于POW的共识机制。

例：比特币在区块的生成过程中使用的就是POW机制，简单理解就是大家共同争夺记账权利，谁先抢到并正确完成记账工作，谁就得到系统的奖励，奖励为比特币，也就是所谓的“挖矿”。矿工（参与挖矿的人）通过计算机的算力去完成这个记账工作，这个拥有计算能力的专业计算机就是所谓的“矿机”。

优点：

①完全去中心化，节点自由进出，避免了建立和维护中心化信用机构的成本。

②只要网络破坏者的算力不超过全网总算力的50%，网络的交易状态就能达成一致，并不可篡改历史记录。

③投入越多算力，获得记账权概率越大，越有可能产生新的区块奖励。

缺点：

①目前比特币挖矿造成大量的算力和能源浪费。

②挖矿的激励机制也造成挖矿算力的高度集中

③结算周期长，每秒最多结算7笔交易，不适合商业应用。

2.权益证明(Proof of Stake，简称POS):

通过持有Token（代币）的数量和时长来决定你获得记账的机率，类似于股票的分红制度，持有股权越多的人就能够获得更多的分红。Token相当于区块链系统的权益。目前有很多数字资产用pow发行新币。

优点：

①降低了PoW机制的资源浪费。

②加快了运算速度，也可以理解为工作量证明的升级版

缺点：

拥有币龄越长的节点获得记账权的几率越大，容易导致马太效应，富者越富，权益会越来越集中,从而失去公正性。

3.委托权益证明(Delegated Proof of Stake，简称DPOS):

是基于POS衍生出的更专业的解决方案，类似于董事会投票，指拥有Token的人投票给固定的节点，选举若干代理人，由代理人负责验证和记账。不同于POW和POS的全网都可以参与记账竞争，DPOS的记账节点在一定时间段内是确定的。

为了激励更多人参与竞选，系统会生成少量代币作为奖励。比特股就采用该方式。

优点：

相较pow，dpos大幅提高区块链处理数据的能力，甚至可以实现秒到账，同时也大幅降低维护区块链网络安全的费用。

缺点：

去中心程度较弱，节点代理是人为选出的，公平性相比POS较低，依赖于代币的增发来维持代理节点的稳定性。

4.验证池共识机制Pool

这是一种基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证的机制，是目前行业链大范围在使用的共识机制。

优点：

不需要依赖代币也可以实现秒级共识验证；

缺点：

去中心化程度弱，更适合多方参与的多中心商业模式；

总结：每一种共识机制都不能同时满足安全、效率、公平。去中心程度越弱，安全性就越低，区块链的速度就越快；去中心化程度越强，安全性就会越高，区块链的速度就会越慢。POW完全去中心化，但运行效率太低。POS提高了效率，但却降低了公平与安全。DPOS有强烈的中心化特性，却在短期内效率最高。目前行业区块链大范围使用Pool共识。

以下是区块链共识机制的对比图，让你更好的了解这几种共识机制：

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编译者/作者：SEA价值网络

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