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區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制是什么?區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制有哪些?

2021-08-21 10:38:53 | 來(lái)源： | 作者：佚名
這篇文章主要介紹了區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制是什么?區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制有哪些?的相關(guān)資料，感興趣的朋友，不妨參考一下本文內(nèi)容。

眾所周知，目前區(qū)塊鏈技術(shù)是金融領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，而我們今天要說(shuō)的共識(shí)機(jī)制就是區(qū)塊鏈中非常重要的一種技術(shù)，是區(qū)塊鏈的四大核心技術(shù)之一，另外三個(gè)分別是分布式賬本、密碼學(xué)以及智能合約。共識(shí)機(jī)制的主要作用就是讓區(qū)塊鏈在分布式的網(wǎng)絡(luò)中能夠達(dá)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(wèn)題就是最關(guān)鍵的問(wèn)題，目前市場(chǎng)上主要的共識(shí)機(jī)制有工作量證明、權(quán)益證明、股份授權(quán)證明等。那么到底區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制是什么？下面就讓小編帶大家一文讀懂區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制。

區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制是什么?區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制有哪些?

區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制是什么？

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式記賬系統(tǒng)。在分布式系統(tǒng)中，最為關(guān)鍵的問(wèn)題就是一致性問(wèn)題。一致性問(wèn)題指的是對(duì)于給定一組服務(wù)器節(jié)點(diǎn)指定一系列操作，在某個(gè)協(xié)議保障下，使得各服務(wù)器節(jié)點(diǎn)對(duì)處理結(jié)果達(dá)成一致，其中用到的協(xié)議也被稱(chēng)作為共識(shí)算法。

共識(shí)算法在分布式系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，如領(lǐng)導(dǎo)選擇問(wèn)題中所有進(jìn)程對(duì)領(lǐng)導(dǎo)達(dá)成一致、互斥問(wèn)題中對(duì)于哪個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)達(dá)成一致、區(qū)塊鏈中記賬問(wèn)題的所有節(jié)點(diǎn)對(duì)賬目達(dá)成一致都可以看作是共識(shí)算法需要解決的問(wèn)題。

區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制有哪些？

1. PoW( Proof of Work)工作量證明機(jī)制——多勞多得

PoW機(jī)制中根據(jù)礦工的工作量來(lái)執(zhí)行貨幣的分配和記賬權(quán)的確定。算力競(jìng)爭(zhēng)的勝者將獲得相應(yīng)區(qū)塊記賬權(quán)和比特幣獎(jiǎng)勵(lì)。因此,礦機(jī)芯片的算力越高,挖礦的時(shí)間更長(zhǎng),就可以獲得更多的數(shù)字貨幣。這種算法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn);節(jié)點(diǎn)間無(wú)需交換額外的信息即可達(dá)成共識(shí);破壞系統(tǒng)需要投入極大的成本。但是非常浪費(fèi)能源;區(qū)塊的確認(rèn)時(shí)間難以縮短;礦機(jī)礦池等專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使得區(qū)塊鏈去中心化變?nèi)酢?/p>

基于PoW共識(shí)機(jī)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(quán)益證明機(jī)制——持有越多，獲得越多

POS 機(jī)制采用類(lèi)似股權(quán)證明與投票的機(jī)制，選出記帳人，由它來(lái)創(chuàng)建區(qū)塊。持有股權(quán)愈多則有較大的特權(quán)，且需負(fù)擔(dān)更多的責(zé)任來(lái)產(chǎn)生區(qū)塊，同時(shí)也獲得更多收益的權(quán)力。POS 機(jī)制中一般用幣齡來(lái)計(jì)算記賬權(quán)，每個(gè)幣持有一天算一個(gè)幣齡,比如 持有100個(gè)幣,總共持有了30天,那么此時(shí)的幣齡就為3000。在 POS 機(jī)制下,如果記賬人發(fā)現(xiàn)一個(gè) POS 區(qū)塊, 他的幣齡就會(huì)被清空為0,每被清空365幣齡,將會(huì)從區(qū)塊中獲得0.05個(gè)幣的利息(可理解為年利率5%)。POS在一定程度上縮短了共識(shí)達(dá)成的時(shí)間，不再需要大量消耗能源挖礦。但本質(zhì)上沒(méi)有解決商業(yè)應(yīng)用的痛點(diǎn);所有的確認(rèn)都只是一個(gè)概率上的表達(dá)，而不是一個(gè)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(shí)機(jī)制，在第四階段開(kāi)始以太坊將采用權(quán)益證明機(jī)制。

3. DPOS(Delegated Proof-of-Stake)股份授權(quán)證明機(jī)制

DPOS 是在 POS 基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)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(diǎn)，代理他們進(jìn)行驗(yàn)證和記賬。其合規(guī)監(jiān)管、性能、資源消耗和容錯(cuò)性與PoS相似。DPoS的工作原理為：每個(gè)股東按其持股比例擁有影響力，51%股東投票的結(jié)果將是不可逆且有約束力的。其挑戰(zhàn)是通過(guò)及時(shí)而高效的方法達(dá)到51%批準(zhǔn)。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，每個(gè)股東可以將其投票權(quán)授予一名代表。獲票數(shù)最多的前100位代表按既定時(shí)間表輪流產(chǎn)生區(qū)塊。每名代表分配到一個(gè)時(shí)間段來(lái)生產(chǎn)區(qū)塊。所有的代表將收到等同于一個(gè)平均水平的區(qū)塊所含交易費(fèi)的10%作為報(bào)酬。如果一個(gè)平均水平的區(qū)塊含有100股作為交易費(fèi)，一名代表將獲得1股作為報(bào)酬。DPoS的投票模式可以每30秒產(chǎn)生一個(gè)新區(qū)塊。DPoS的支持者眾多，影響力廣泛，后來(lái)者居上。

4. DAG(Directed acyclic graph)有向無(wú)環(huán)圖——無(wú)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(wèn)題。其通過(guò)改變區(qū)塊的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，通過(guò)DAG的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)區(qū)塊。在區(qū)塊打包時(shí)間不變的情況下，網(wǎng)絡(luò)中可以并行的打包N個(gè)區(qū)塊，網(wǎng)絡(luò)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(wú)區(qū)塊的概念。新交易發(fā)起時(shí)，只需要選擇網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在的并且比較新的交易作為鏈接確認(rèn)，這一做法解決了網(wǎng)絡(luò)寬度問(wèn)題，大大加快了交易速度。

雖然這種共識(shí)機(jī)制交易速度快，無(wú)需挖礦，極低的手續(xù)費(fèi)。但是由于其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大，導(dǎo)致極易成為中心化，安全性低于其他共識(shí)機(jī)制，有違區(qū)塊鏈思想。

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

實(shí)用拜占庭容錯(cuò)在保證活性和安全性(liveness & safety)的前提下提供了(n-1)/3的容錯(cuò)性。在分布式計(jì)算上，不同的計(jì)算機(jī)透過(guò)訊息交換，嘗試達(dá)成共識(shí);但有時(shí)候，系統(tǒng)上協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)(Coordinator / Commander)或成員計(jì)算機(jī) (Member /Lieutanent)可能因系統(tǒng)錯(cuò)誤并交換錯(cuò)的訊息，導(dǎo)致影響最終的系統(tǒng)一致性。拜占庭將軍問(wèn)題就根據(jù)錯(cuò)誤計(jì)算機(jī)的數(shù)量，尋找可能的解決辦法，這無(wú)法找到一個(gè)絕對(duì)的答案，但只可以用來(lái)驗(yàn)證一個(gè)機(jī)制的有效程度。而拜占庭問(wèn)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(jì)算機(jī)總數(shù)，F(xiàn)為有問(wèn)題計(jì)算機(jī)總數(shù)。信息在計(jì)算機(jī)間互相交換后，各計(jì)算機(jī)列出所有得到的信息，以大多數(shù)的結(jié)果作為解決辦法。

優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)可以脫離幣的存在，pbft算法共識(shí)各節(jié)點(diǎn)由業(yè)務(wù)的參與方或者監(jiān)管方組成，安全性與穩(wěn)定性由業(yè)務(wù)相關(guān)方保證;共識(shí)的時(shí)延大約在2~5秒鐘，基本達(dá)到商用實(shí)時(shí)處理的要求;共識(shí)效率高，可滿(mǎn)足高頻交易量的需求。缺點(diǎn)是當(dāng)有1/3或以上記賬人停止工作后，系統(tǒng)將無(wú)法提供服務(wù);當(dāng)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(gè)網(wǎng)絡(luò)孤島時(shí)，惡意記賬人可以使系統(tǒng)出現(xiàn)分叉，但是會(huì)留下密碼學(xué)證據(jù);去中心化程度不如公有鏈上的共識(shí)機(jī)制，因此更適合多方參與的多中心商業(yè)模式。實(shí)用拜占庭容錯(cuò)主要應(yīng)用于央行的數(shù)字貨幣。

6. PoA(Proof-of-Authority)機(jī)制

PoA共識(shí)機(jī)制，這種共識(shí)機(jī)制能達(dá)到的TPS，相較于目前任何其他共識(shí)機(jī)制，在TPS上都要高出很多。從理論上這種共識(shí)機(jī)制能達(dá)到10000TPS，10000TPS完全足夠正常商業(yè)活動(dòng)的性能要求。PoA與PoS類(lèi)似，但是POS是基于持幣加時(shí)間的模式，所以同樣會(huì)造成利益分配的不均衡和大節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生，在PoA中，驗(yàn)證者不需要在網(wǎng)絡(luò)中持有股份，但是必須具有已知的和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的身份，這意味著驗(yàn)證者不會(huì)有動(dòng)機(jī)為自己的利益行事，由這些驗(yàn)證者來(lái)驗(yàn)證和治理DAPP的投票。如此，讓PoA的網(wǎng)絡(luò)變得更加安全和便宜。

如果引入PoW機(jī)制進(jìn)行混改，則可以實(shí)現(xiàn)記賬權(quán)和監(jiān)督權(quán)的分離，行使監(jiān)督權(quán)的節(jié)點(diǎn)將不再消耗算力挖礦，節(jié)約能源成本，同時(shí)也防止了礦池中心化的現(xiàn)象;PoW+PoA的機(jī)制不僅僅縮短了交易確認(rèn)時(shí)間同時(shí)可以投票取消GAS費(fèi)用，大幅降低交易成本;Gongga就是采用的這種混合共識(shí)機(jī)制，有GGA的用戶(hù)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(gè)制衡機(jī)制;通過(guò)PoW+PoA公平的按持幣數(shù)量與工作量分配投票權(quán)重，可以實(shí)現(xiàn)社區(qū)自治。

通過(guò)PoW,使得Gongga有挖礦的硬性成本作為幣價(jià)的保證，又制約了單獨(dú)PoA機(jī)制里數(shù)字貨幣過(guò)于集中的問(wèn)題;PoA讓中小投資者著眼于項(xiàng)目的中長(zhǎng)期的發(fā)展，中小戶(hù)更傾向于把幣放在錢(qián)包里進(jìn)行PoA而不是放在交易所隨時(shí)準(zhǔn)備交易使得社區(qū)生態(tài)更加健康，人們會(huì)將注意力更多的放在Gongga技術(shù)與落地應(yīng)用上，而不是僅僅關(guān)注短期的價(jià)格波動(dòng);在安全性上，由于PoW必須通過(guò)PoA的驗(yàn)證才可生效，PoW礦工不能自行決定并改變網(wǎng)絡(luò)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(méi)有哪一種共識(shí)機(jī)制是可以完美解決所有的問(wèn)題的，每個(gè)共識(shí)機(jī)制都有自己的優(yōu)劣的，隨著目前整個(gè)數(shù)字貨幣市場(chǎng)的擴(kuò)大，各種共識(shí)機(jī)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(shí)機(jī)制是什么?區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制有哪些?的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制科普的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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