第五集《区块链没有共识机制就是没有灵魂》

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文丨链链酱

信仰链条第89天

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如果说密码技术是实现区块链转移信息的核心要素的话，那共识机制就是在这过程中起到“新建”区块及统一主机状态的重要枢纽。

概括来说，区块链其实是一种去中心化分布式账本。但是在这个账本中，需要有节点对在很短的时间内完成对交易的验证和确认。对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。

由于各个节点利益不相干，在一个互不信任的市场中，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。

所以共识机制，就是在一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法。

目前，区块链中常用的共识算法主要有3种：

1. 工作量证明机制：

POW (Proof of Work)

POW工作量证明算法是我们最熟知的一种共识机制，也是第一个成功的去中心化区块链共识算法。作为比特币和以太坊的基础，POW的基本原理就是按劳取酬，是一个十足的“结果主义者”。当矿工为了在区块链账本中抢得记账权的时候，他们的Block Hash还需要符合要求：一个添加在字符串末尾的数字，用来创建一个满足开头特定个数为零的Hash值。

然而这样的共识机制是依靠计算运营的，需要耗费大量的电力等能源和计算的硬件。再加上算力的爆炸式增长，网络的安全也逐渐收到了威胁。Patrick Thompson 在他的文章中提到比特币网络每年的电力消耗约25.5吉瓦(GW)，相当于奥地利平均用电量（8.2吉瓦）的3倍。

除了消耗大量的电力，POW的另一个缺点是交易吞吐量过低。前面一集，我们讲到挖矿的速度。以比特币为例，每十分钟才能产出一个区块，这样的验证交易速度是远远不能负荷我们生活中的其他支付方式的。

2. 股权证明机制：

POS（Proof of Stake）

POS权益证明是一种要求节点提供一定数量的代币来获取区块链记账权的机制。POS首先选出“记账人”，由它负责创建区块，持币最多的人就拥有最大的特权，也要负担更大的责任来创建区块，同时获得更多的收益。POS希望能尽可能的减少运算资源，达成共识。。

如果说POW是通过耗费电力来阻止不良行为，POS则通过长期绑定验证者的利益和整个网络的利益来阻止不良行为。

作为点点币（PPC）、未来币（NXT）和以太坊的创新机制。POS的基本概念是：产生区块难度是根据你所抵押的token占整个网络代币的比例。

比起POW，POS非常节能。因为它无需挖矿，也就因此节省了大量的电力能源。但是纯POS机制的加密货币，只能通过ICO方式发行，这就导致了僧多粥少的局面。开发者会因获得很多低成本的加密货币，让其他人承担他们可能会大量抛售的风险。

其实，现在很多区块都采用了POW+POS的双重机制。一方面可以通过POW挖矿发行加密货币，另一方面用POS维护网络稳定。

3. 授权股权证明机制：

DPOS（Delegated Proof of Stake）

DPOS跟POS就差一个字母，却比POS的效率高出很多。在委托权益证明中，不同于POS利用低效代币来验证交易，而是通过代币的持有者投票产生一组交易验证者（即最近一段时间很火的超级节点）。

比特股（bitshares）和steem采用的DPOS机制。我们来简单的做个对比，如果说POW机制里，人人都是矿工的话，那么在DPOS里，只有被选出来的代表才是矿工。以EOS为例，需要选出21个超级节点来进行验证交易的工作。这样的好处就是可以大大提高交易和验证的速度。然而，将权力仅放到少数人的手中，却又让DPOS机制不免有“中心化”的嫌疑。

总结

Conclusion

这样看，共识机制是在时间发展中不断演练的。从POW到DPOS，我们可以看到共识算法的不断发展优化的过程。尽管它们都有利弊，但是它们的诞生都围绕着如何更加公平、公正、透明、节能、高效（更快）这几个核心要素来产生的。

一个区块链系统，共识机制设计得好与坏直接决定了系统的工作效率、运行成本、安全性、甚至可以说，直接决定了系统存在的价值。所以，共识算法非常重要，没有一个合适的共识算法为区块链服务，那么这个区块链也是没有灵魂的。