眾所周知，目前區(qū)塊鏈技術是金融領域的一個研究熱點，而我們今天要說的共識機制就是區(qū)塊鏈中非常重要的一種技術，是區(qū)塊鏈的四大核心技術之一，另外三個分別是分布式賬本、密碼學以及智能合約。共識機制的主要作用就是讓區(qū)塊鏈在分布式的網(wǎng)絡中能夠達到一種一致的狀態(tài)，而在區(qū)塊鏈這種分布式記賬的系統(tǒng)中，一致性的問題就是最關鍵的問題，目前市場上主要的共識機制有工作量證明、權益證明、股份授權證明等。那么到底區(qū)塊鏈的共識機制是什么？下面就讓小編帶大家一文讀懂區(qū)塊鏈共識機制。

區(qū)塊鏈共識機制是什么？

區(qū)塊鏈是一種分布式記賬系統(tǒng)。在分布式系統(tǒng)中，最為關鍵的問題就是一致性問題。一致性問題指的是對于給定一組服務器節(jié)點指定一系列操作，在某個協(xié)議保障下，使得各服務器節(jié)點對處理結果達成一致，其中用到的協(xié)議也被稱作為共識算法。

共識算法在分布式系統(tǒng)中應用十分廣泛，如領導選擇問題中所有進程對領導達成一致、互斥問題中對于哪個進程進入臨界區(qū)達成一致、區(qū)塊鏈中記賬問題的所有節(jié)點對賬目達成一致都可以看作是共識算法需要解決的問題。

區(qū)塊鏈共識機制有哪些？

1. PoW( Proof of Work)工作量證明機制——多勞多得

PoW機制中根據(jù)礦工的工作量來執(zhí)行貨幣的分配和記賬權的確定。算力競爭的勝者將獲得相應區(qū)塊記賬權和比特幣獎勵。因此,礦機芯片的算力越高,挖礦的時間更長,就可以獲得更多的數(shù)字貨幣。這種算法簡單，容易實現(xiàn);節(jié)點間無需交換額外的信息即可達成共識;破壞系統(tǒng)需要投入極大的成本。但是非常浪費能源;區(qū)塊的確認時間難以縮短;礦機礦池等專業(yè)計算機的出現(xiàn)使得區(qū)塊鏈去中心化變?nèi)酢?/p>

基于PoW共識機制的數(shù)字貨幣有比特幣、萊特幣、狗狗幣等，但大都是第一代區(qū)塊鏈產(chǎn)物。

2.PoS(Proof of Stake)權益證明機制——持有越多，獲得越多

POS 機制采用類似股權證明與投票的機制，選出記帳人，由它來創(chuàng)建區(qū)塊。持有股權愈多則有較大的特權，且需負擔更多的責任來產(chǎn)生區(qū)塊，同時也獲得更多收益的權力。POS 機制中一般用幣齡來計算記賬權，每個幣持有一天算一個幣齡,比如 持有100個幣,總共持有了30天,那么此時的幣齡就為3000。在 POS 機制下,如果記賬人發(fā)現(xiàn)一個 POS 區(qū)塊, 他的幣齡就會被清空為0,每被清空365幣齡,將會從區(qū)塊中獲得0.05個幣的利息(可理解為年利率5%)。POS在一定程度上縮短了共識達成的時間，不再需要大量消耗能源挖礦。但本質(zhì)上沒有解決商業(yè)應用的痛點;所有的確認都只是一個概率上的表達，而不是一個確定性的事情，理論上有可能存在其他攻擊影響。

第二代區(qū)塊鏈以太坊前三階段均采用PoW共識機制，在第四階段開始以太坊將采用權益證明機制。

3. DPOS(Delegated Proof-of-Stake)股份授權證明機制

DPOS 是在 POS 基礎之上發(fā)展起來的。與PoS的主要區(qū)別在于持幣者投出一定數(shù)量的節(jié)點，代理他們進行驗證和記賬。其合規(guī)監(jiān)管、性能、資源消耗和容錯性與PoS相似。DPoS的工作原理為：每個股東按其持股比例擁有影響力，51%股東投票的結果將是不可逆且有約束力的。其挑戰(zhàn)是通過及時而高效的方法達到51%批準。為達到這個目標，每個股東可以將其投票權授予一名代表。獲票數(shù)最多的前100位代表按既定時間表輪流產(chǎn)生區(qū)塊。每名代表分配到一個時間段來生產(chǎn)區(qū)塊。所有的代表將收到等同于一個平均水平的區(qū)塊所含交易費的10%作為報酬。如果一個平均水平的區(qū)塊含有100股作為交易費，一名代表將獲得1股作為報酬。DPoS的投票模式可以每30秒產(chǎn)生一個新區(qū)塊。DPoS的支持者眾多，影響力廣泛，后來者居上。

4. DAG(Directed acyclic graph)有向無環(huán)圖——無區(qū)塊鏈概念

DAG最初出現(xiàn)就是為了解決區(qū)塊鏈的效率問題。其通過改變區(qū)塊的鏈式存儲結構，通過DAG的拓撲結構來存儲區(qū)塊。在區(qū)塊打包時間不變的情況下，網(wǎng)絡中可以并行的打包N個區(qū)塊，網(wǎng)絡中的交易就可以容納N倍。之后DAG發(fā)展成為脫離區(qū)塊鏈，提出了blockless無區(qū)塊的概念。新交易發(fā)起時，只需要選擇網(wǎng)絡中已經(jīng)存在的并且比較新的交易作為鏈接確認，這一做法解決了網(wǎng)絡寬度問題，大大加快了交易速度。

雖然這種共識機制交易速度快，無需挖礦，極低的手續(xù)費。但是由于其網(wǎng)絡規(guī)模不大，導致極易成為中心化，安全性低于其他共識機制，有違區(qū)塊鏈思想。

5. PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)實用拜占庭容錯——分布式一致性算法

實用拜占庭容錯在保證活性和安全性(liveness & safety)的前提下提供了(n-1)/3的容錯性。在分布式計算上，不同的計算機透過訊息交換，嘗試達成共識;但有時候，系統(tǒng)上協(xié)調(diào)計算機(Coordinator / Commander)或成員計算機 (Member /Lieutanent)可能因系統(tǒng)錯誤并交換錯的訊息，導致影響最終的系統(tǒng)一致性。拜占庭將軍問題就根據(jù)錯誤計算機的數(shù)量，尋找可能的解決辦法，這無法找到一個絕對的答案，但只可以用來驗證一個機制的有效程度。而拜占庭問題的可能解決方法為：在 N ≥ 3F+1的情況下一致性是可能解決。其中，N為計算機總數(shù)，F(xiàn)為有問題計算機總數(shù)。信息在計算機間互相交換后，各計算機列出所有得到的信息，以大多數(shù)的結果作為解決辦法。

優(yōu)點是系統(tǒng)運轉可以脫離幣的存在，pbft算法共識各節(jié)點由業(yè)務的參與方或者監(jiān)管方組成，安全性與穩(wěn)定性由業(yè)務相關方保證;共識的時延大約在2~5秒鐘，基本達到商用實時處理的要求;共識效率高，可滿足高頻交易量的需求。缺點是當有1/3或以上記賬人停止工作后，系統(tǒng)將無法提供服務;當有1/3或以上記賬人聯(lián)合作惡，且其它所有的記賬人被恰好分割為兩個網(wǎng)絡孤島時，惡意記賬人可以使系統(tǒng)出現(xiàn)分叉，但是會留下密碼學證據(jù);去中心化程度不如公有鏈上的共識機制，因此更適合多方參與的多中心商業(yè)模式。實用拜占庭容錯主要應用于央行的數(shù)字貨幣。

6. PoA(Proof-of-Authority)機制

PoA共識機制，這種共識機制能達到的TPS，相較于目前任何其他共識機制，在TPS上都要高出很多。從理論上這種共識機制能達到10000TPS，10000TPS完全足夠正常商業(yè)活動的性能要求。PoA與PoS類似，但是POS是基于持幣加時間的模式，所以同樣會造成利益分配的不均衡和大節(jié)點的產(chǎn)生，在PoA中，驗證者不需要在網(wǎng)絡中持有股份，但是必須具有已知的和經(jīng)過驗證的身份，這意味著驗證者不會有動機為自己的利益行事，由這些驗證者來驗證和治理DAPP的投票。如此，讓PoA的網(wǎng)絡變得更加安全和便宜。

如果引入PoW機制進行混改，則可以實現(xiàn)記賬權和監(jiān)督權的分離，行使監(jiān)督權的節(jié)點將不再消耗算力挖礦，節(jié)約能源成本，同時也防止了礦池中心化的現(xiàn)象;PoW+PoA的機制不僅僅縮短了交易確認時間同時可以投票取消GAS費用，大幅降低交易成本;Gongga就是采用的這種混合共識機制，有GGA的用戶與礦工均可以參與到投票中，共同參與社區(qū)的重大決定;PoA還為不合格的礦工提供了一個制衡機制;通過PoW+PoA公平的按持幣數(shù)量與工作量分配投票權重，可以實現(xiàn)社區(qū)自治。

通過PoW,使得Gongga有挖礦的硬性成本作為幣價的保證，又制約了單獨PoA機制里數(shù)字貨幣過于集中的問題;PoA讓中小投資者著眼于項目的中長期的發(fā)展，中小戶更傾向于把幣放在錢包里進行PoA而不是放在交易所隨時準備交易使得社區(qū)生態(tài)更加健康，人們會將注意力更多的放在Gongga技術與落地應用上，而不是僅僅關注短期的價格波動;在安全性上，由于PoW必須通過PoA的驗證才可生效，PoW礦工不能自行決定并改變網(wǎng)絡規(guī)則，這有效的抵擋了51%攻擊。

小編在這里提醒各位投資者，目前是沒有哪一種共識機制是可以完美解決所有的問題的，每個共識機制都有自己的優(yōu)劣的，隨著目前整個數(shù)字貨幣市場的擴大，各種共識機制也都在不斷的自我更新，不斷更迭。

以上就是區(qū)塊鏈共識機制是什么?區(qū)塊鏈共識機制有哪些?的詳細內(nèi)容，更多關于區(qū)塊鏈共識機制科普的資料請關注腳本之家其它相關文章！