关于共识机制（POW、POS、DPOS、PBFT、POP、POSA）

共识机制有什么用？

就像一个国家的法律，维护着区块链世界的正常运转。

在区块链上，每个人都会有一个记录链上所有交易的账本。当链上产生新的交易时，每个人收到这个信息的时间是不同的。一些想干坏事的人，这个时候可能会发布一些错误的信息。这时候需要一个人验证大家收到的信息，最后发布最正确的信息。

共识机制的背景

加密货币都是去中心化的，去中心化的基础是有很多P2P节点，那么如何吸引用户加入网络成为节点，有哪些激励机制？ 同时，开发的重点是允许多个节点维护一个数据库，那么如何决定写入哪个节点呢？什么时候写？写好了，怎么保证不被其他节点改变（不可逆）？这些问题的答案就是共识机制。

一、战俘

（工作证明）：工作证明机制。

原理：第一代共识机制，比特币的基础。理解起来很简单，就是“按劳付酬”，付出多少工作，就会得到多少补偿（比特币等加密货币）。在网络世界中，这里的劳动就是你提供给网络的算力服务（算力x时间），而提供这种服务的过程就是“挖矿”。如果是真正的矿场，显然在均匀分布的前提下，人“挖矿”的比例与每个人提供的算力成正比。

优点：

机制本身当然很复杂，有很多细节，比如：挖矿难度的自动调整，区块奖励逐渐减半等。这些因素都是基于经济原理，可以吸引和鼓励更多的人参与。理想情况下比特币初期推广奖励制度，这种机制可以吸引很多用户参与其中，尤其是先参与的人越多，得到的越多，这将促进加密货币初期的快速发展和节点网络的快速扩张。在CPU挖矿时代，比特币吸引了很多人参与“挖矿”，就是一个很好的证明。新币通过“挖矿”发行，比特币分配给个人，实现了相对公平。

缺点：

计算能力是由计算机硬件（CPU、GPU等）提供的，它消耗电力，是一种直接消耗能源，与人类追求节能、清洁、环保的理念格格不入。这个想法是相反的。但是，如果非要为“加密货币”找到“货币价值”的含义，那么这方面应该是最有力的证据。这种机制发展到今天，提供算力的不再是单纯的CPU，而是逐渐发展到GPU、FPGA，甚至ASIC矿机。用户也从个人挖矿发展到大型矿池和矿场，算力集中度越来越明显。这与去中心化的方向背道而驰，网络的安全逐渐受到威胁。有证据表明 Ghash（一个矿池）对赌博网站进行了双花攻击（简单地说，一钱花两次）。比特币区块奖励每 4 年减半。当挖矿成本高于挖矿收益时，人们挖矿的积极性就会降低，大量的算力就会减少比特币初期推广奖励制度，进一步担心比特币网络的安全性。

详细分析请参考文章区块链共识算法-POW。

二、POS

（权益证明）：权益证明。

基本原理

这是 Peer Coin (PPC) 的一项创新。没有挖矿过程，权益分配比例写入创世区块，然后通过转账和交易（通常是IPO）逐步分配给用户，通过“利​​息”增加新币，实现对节点的奖励。以太坊是 POW 和 pos 的组合。

简单来说，就是按照用户持有的货币的数量和时间（币龄）来支付利息的系统。现实中最典型的例子就是股票，或者银行存款。如果用户想获得更多的货币，那就打开客户端，保持在线，在保持网络安全的同时享受“利息”。

优点：

节能。无需挖矿，无需消耗大量电力和能源。更加去中心化。首先，去中心化是相对的。与比特币等PoW类型的加密货币相比，基于PoS的加密货币基本上对计算机硬件要求不高，人人都可以挖矿（赚取利息），不用担心算力集中造成的中心化（单用户购买获得51 % 的币量，成本更高），网络更安全有保障。避免紧缩。 PoW机制的加密货币可能会因为用户流失等各种原因导致通货紧缩，但PoS机制的加密货币以一定的年利率加币，可以有效避免通货紧缩的发生，保持基本稳定。比特币之后，很多新币采用了PoS机制，很多采用工作量证明机制的老币也纷纷修改协议，“硬分叉”升级为PoS机制。

缺点：

纯PoS机制的加密货币只能通过IPO发行，导致“少数人”（通常是开发者）获得大量极低成本的加密货币。加密货币，在利益面前，很难保证不会大量出售。 PoS机制的加密货币，信用基础不够强。为了解决这个问题，很多采用PoW+PoS的双重机制，通过PoW挖矿发行加密货币，利用PoS维护网络稳定。或者使用 DPoS 机制，通过社区选举来增强信任。

三、DPOS

（Delegated Proof of Stake）：Delegated Proof of Stake 机制

基本原理

一家不受控制的公司发行股票、产生利润并将利润分配给股东。实现这一点不需要信任任何人，因为一切都被硬编码到软件中。通俗的讲就是：公司的股份制，股东持有这些公司的股份，公司不挖矿就为股东产生回报。

优点：

降低能耗。 DPoS机制进一步将节点数量减少到101个，在保证网络安全的前提下，进一步降低全网能耗，网络运营成本最低。更加去中心化。目前，对于比特币来说，个人挖矿已经不现实。比特币的算力集中在几个大型矿池手中，每个矿池都是中心化的，就像DPoS的受托人一样，所以DPoS机制的加密货币更加去中心化。具有 PoS 机制的加密货币（如未来币）需要用户打开客户端。事实上，用户并不是每天都打开电脑。因此，真实的网络节点由几个股东共同维护，去中心化程度无法与DPoS相比。与加密货币相比的机制。更快的确认。每个区块的时间为 10 秒，一笔交易（经过 6-10 次确认）大约需要 1 分钟，完整的 101 个区块周期大约需要 16 分钟。在比特币（PoW 机制）中，生成一个区块需要 10 分钟，完成一笔交易需要 1 小时（确认 6 个区块后）。 Peercoin（PoS机制）也需要大约1个小时来确认交易。

缺点：

投票不是很活跃。绝大多数股东（90%+）从未投票。这是因为投票需要大多数投资者缺乏的时间、精力和技能。处理坏节点有很多困难。社区选举无法及时有效地防止部分受损节点的出现，给网络带来安全隐患。

四、PBFT

Practical Byzantine Fault Tolerance，一种实用的拜占庭容错算法。

拜占庭共识算法（Practical Byzantine Fault Tolerance-PBFT）也是一种常见的共识证明。与前两者不同，PBFT 是基于计算的，没有代币奖励。链上所有人参与投票，如果少于（N-1）/3个节点反对，将获得信息公示权。

优点：算法的可靠性有严格的数学证明，具有(n-1)/3个容错性

缺点：当1/3以上的记账员停止工作时，系统将无法提供服务。

五、兴趣点

基本原理

PoI(Proof of Importance)重要性证明 共识算法引出账户重要性的概念，利用账户重要性得分来分配记账权的概率。

**优点：**低能耗、快速、公平

**缺点：**缺乏社区共识，账户重要性≠设备贡献

六、流行音乐

POP(ProofofParticipation)算法，POP将POI与DPOS的思想结合起来

基本原理

这是标准链（CZR）的创新，基于账户参与的PoP（Proof of Participation）算法，POP结合了POI和DPOS的思想，既能保证设备的公平性，又能保证设备的公平性。有社区的共识。

优点：功耗低，速度更快，安全性更高，既能保证公平，又能得到社区的共识。

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总结

POW 工作量证明机制，类似于按劳分配。 POS权益证明机制。持有股票的人享有相应的权利。他们拥有的越多，他们拥有的权利就越多。大的。 DPOS授权权益证明机制。与董事会类似，董事会成员人数有限，由所有人选举产生，被选出的董事会成员可以行使自己的权利。 PBFT是一种基于消息传递的共识算法，算法经过Pre-prepare、prepare（准备）和confirm（提交）三个阶段达成共识。由于失败，这些阶段可能会重复。 POI本质上是POS的变种，是通过的。 POP是所有以前的。物种升级。

从机制设计的角度来看。 POW 机制更强调去中心化和对等性。 DPOS有一个明显的中心可以通过引入一些中心来提高效率。哪种机制更好，还有待时间验证。 POW运行了快10年了，耗电非常严重。 POP的出现可能会让记账变得更加经济高效，从而支持更大规模的协作系统。

七、POS A

PoSA 是一种股权证明共识模型，这意味着区块验证者（即授权者）被分配并有权创建区块，而无需解决诸如工作证明计算难题 [10] 之类的问题。每个区块的验证人都是一样的，（k+1)/2个验证人可以达成共识，k是验证人的数量。PoSA通过引入stake的元素来强化PoA，使stake持有者有资格成为授权人。

此外，如果授权者决定攻击网络，他将成为威胁。通过引入权益授权机制，授权人必须持有最低权益才能有资格运行主节点，如果被授权方攻击网络，他的权益将面临风险。这有助于减少授权方作恶的可能性。此外，虽然 PoA 通常不给予区块创建者激励，但在 PoSA 中，区块创建者将获得激励。这确保了网络的更高完整性和安全性，而不会牺牲速度

参考：