【区块链】共识算法（POW、POS、DPOS、PBFT）介绍与心得

POW：Proof of Work，工作证明。

比特币在区块生成过程中使用 POW 机制。 满足要求的区块哈希由N个前导零组成，零的个数取决于网络的难度值。 得到合理的 Block Hash 需要大量的试算，计算时间取决于机器的哈希速度。 当一个节点提供了一个合理的 Block Hash 值时，就意味着该节点确实经过了很多次计算尝试。 当然，不能得到计算次数的绝对值，因为找到一个合理的hash是一个概率事件。 当一个节点拥有全网n%的算力时，该节点有n/100的概率找到Block Hash。

POS：Proof of Stake，权益证明。

POS：又称权益证明，类似于财产存放在银行，这种模式会根据你持有数字货币的数量和时间分配相应的利息给你。

简单来说，它是一个根据你持有货币的数量和时间给你利息的系统。 在权益证明POS模式中，有一个词叫币龄，每个币每天产生1个币龄。 比如你持有了100个币，一共持有了30天。 那么，此时你的币龄为3000。 这时候如果找到一个POS块，你的币龄就会被清零，每清空365个币龄，你就会从区块中获得0.05个币的利息（假设利息可以理解为年利息rate of 5%)，那么在这种情况下比特币共识协议，利息=3000*5%/365=0.41货币，这个很有意思，持有货币就有利息。

DPOS：Delegated Proof of Stake，委托权益证明。 本协议详情请参考最新博文《【区块链】DPoS官方共识机制（BTS/EOS）详解》

比特股的DPoS机制，中文名称叫做Share Authorization Proof Mechanism（也称受托人机制），其原理是让所有持有比特股的人进行投票，产生101个代表，我们可以理解为101个超级节点或者矿池，这101个超级节点的权利是完全平等的。 从某种角度看，DPOS有点像议会制或人民代表大会制。 如果代表未能履行职责（轮到他们时未能产生区块）比特币共识协议，他们将被除名，网络会选出一个新的超级节点来取代他们。 DPOS的出现主要是由于矿机的产生。 大量的计算能力被不了解或不关心比特币的人使用。 类似于演唱会黄牛，囤积大量门票，根本不关心演唱会的内容。

PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法。 参见上面拜占庭容错算法的介绍。

PBFT是一种状态机副本复制算法，即将服务建模为状态机，状态机在分布式系统的不同节点上进行副本复制。 状态机的每一个副本保存了服务的状态，同时也实现了服务的操作。 所有副本的集合用大写字母R表示，用0到|R|-1的整数表示每个副本。 为了描述方便，假设|R|=3f+1，其中f是可能失败的最大副本数。 虽然可能有超过 3f+1 个副本，但额外的副本除了性能之外不会提高可靠性。

以上主要是目前主流的共识算法。

从时间上看，这个顺序也是按照共识算法从诞生到流行的先后顺序来确定的。

对于 POW，比特币直接成为现实并投入使用。 POS的存在主要是出于经济上的考虑和创新。 最后，由于专业矿工和矿机的存在，社区对这种标榜去中心化算法的中心化存在实质性的担忧，即传闻60%到70%的算力集中在中国。 所以后来出现了DPOS，不需要额外消耗太多的算力来分配矿池产出的权益。 但是要说它能起到替代作用，DPOS不可能单独替代POW，POS或者POW+POS，毕竟存在是合理的。 每种算法在特定的时间段内，无论是技术上还是商业上，都有自己的考量和意义。

如果跳出技术人员的视角，包含更多结合政治和经济的思维方式，可能会跳出更多的共识算法，比如结合类似PPP概念的共识方式，不仅可以实现本质上是对恶意的人进行惩罚，也有可能达到最高效节省算力的目的。

至于算法的选择，这里引用季老师的话作为结尾：

总之，最好的共识设计是模块化的，比如Notary，共识算法的选择与应用场景高度相关，可信环境使用paxos或者raft，许可联盟可以使用pbft，非许可链可以是pow，pos , ripple 共识等，根据交易对方的信任度，自由选择共识机制，真的是最好的。

结论

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