区块链各种共识机制对比与分析
区块链各种共识机制对⽐与分析
⽬前区块链⽐较常见的共识机制主要有：⼯作量证明（PoW），权益证明（PoS），DPoS（委托股权证明），混合证明
（PoS+PoW），PoA（权威证明）、Casper（下⼀代以太坊股权证明）。
1、共识机制概念理解
作为区块链的核⼼，理解区块链的共识机制⾄关重要。
春节三日西北游打一字共识机制是区块链节点就区块链信息达成全⽹⼀致的共识的机制，可以保证最新的区块被准确添加⾄区块链、节点储存的区块链信息⼀致不可叉甚⾄可以抵御恶意攻击。可以理解成⼀套⼤家⼀起遵守的游戏规则，在这套规则中，所有⼈⼀起参与这个游戏，维护整个⽹络的安全，并且获得回报。所谓的挖矿便是来源于此。
主流的共识机制有很多，包括⼯作量证明（PoW），权益证明（PoS），混合证明（PoS+PoW）等等。⽽我们熟悉的以太坊（ETH）主⽹的共识机制为早期PoW，后期PoS，简单的来说就是看根据你的算⼒来挖矿，等挖到⼀定程度了，就不⽤再浪费能源来挖了，你屯着币就给你币
2、什么是PoW ？
PoW（⼯作量证明）是最有名的共识机制，我们熟知的BTC，ETH，LTC等，均使⽤该机制。PoW可以说就是挖矿获得多少货币奖励，取决于挖矿贡献的有效⼯作，也就是说，矿机的性能越好、挖矿时间越长，所获得的货币奖励就越多。保证付出⼀定成本才能有⼀定收获的原则，PoW给整个区块链带来了鲜活的⽀撑⼒量——矿⼯。然⽽PoW机制存在的同时，是⼀个⾜够数量的矿⼯⽀持。⽽且随着交易量的扩⼤，计算难度的影响等，PoW机制背后的交易速度变慢，需要给矿⼯的费⽤增加，⼈们在整个⽹络的交易⼿续费也提⾼。在这⾥我们可以把以太坊主⽹⽐作⼀架飞机，飞机⼀次的载客量有限，⽽⼤家都争着想要乘上这趟航班，那这趟航班机票的价格⾃然会很⾼。
下⾯以⽐特币为例讲解PoW的共识规则，每个节点都按照这个共识规则进⾏数据处理：
收集⼴播中还没有被记录账本的原始交易信息
检查每个交易信息中付款地址有没有⾜够的余额
验证交易是否有正确的签名
把验证通过的交易信息进⾏打包记录
通过解决密码学难题（即 PoW⼯作量证明）竞争获得唯⼀记账权，10分钟左右形成⼀个区块，具体时间会与密码学难题难度相互影响，单个时间跨度内所有的区块链节点只有⼀⼈可以记账成功，具体
实现是通过猜谜，将原始交易信息进⾏Hash运算，通过添加随机值元素 使哈希结果（摘要信息）满⾜以10个0开头，理论上单个节点需要运算62的18次⽅次才可算出结果，需要强⼤的运算能⼒和电⼒⽀持。
农村取暖方式
当某⼀个节点优先算出随机数则⽴刻进⾏⼴播⾃⼰获得唯⼀记账权，其他节点对⼴播的数据性验证，验证通过后将此区块添加到⾃⼰本地的区块链中，算出随机数的节点将获得12.5个⽐特币作为挖矿奖励。
PoW的优点
PoW（⼯作量证明），通过⾮常复杂的运算从众多节点中选出了拥有记账权的节点 ，使节点付出很⼤的代价获得记账权，，增⼤了节点作假的成本，极⼤程度上保证了整个⽹络的安全性。
竹石的诗意
PoW的缺点
PoW共识机制中绝⼤多数的算⼒都是浪费的，从结果上来说所有的节点都在做毫⽆意义的运算，截⾄2017年11⽉20⽇，整个⽐特币⽹络耗费的电⼒已经超过了159个国家的年度⽤电量。
⽐特币⽹络平均10分钟形成⼀个区块，很多区块被确认时间超过2个⼩时，交易速度延迟度⾮常⾼。
3、什么是 PoS ？
gmail账号注册
PoS（Proof of Stake）直译过来就是股权证明，即直接证明你持有的份额。 （例⼦：恒星币，狗狗币等）
由于 BTC 的 PoW 机制决定了谁的算⼒强谁就能获得更多收益，拥有更⼤的记账权。所以类似⽐特币这样的 PoW 币种挖矿带来了巨⼤的电⼒能源消耗，为了解决这种情况，所以有了 PoS。
PoS 试图解决 PoW 机制中⼤量资源被浪费的情况。这种机制通过计算你持有占总币数的百分⽐以及占有币数的时间来决定记账权，虽然PoS机制避免了⾮常复杂的解密运算，但是每⼀笔交易依然需要⽹络中所有持有PoS的节点进⾏全体确认。
产科哪家医院好在现实世界中 PoS 很普遍，最为熟知的例⼦就是股票。股票是⽤来记录股权的证明，股票持有量多的，拥有更⾼更多的投票权和收益权。
通俗的说，PoS 就是资本主义，按钱分配，钱⽣钱。
4、什么是 DPoS ?
DPoS（Delegated Proof of Stake）即是委托股权证明，是 PoS 的进化⽅案，⽐特股 BTS 即使⽤ DPoS共识机制。
在常规 PoW 和 PoS 中，⼀⼤影响效率之处在于任何⼀个新加⼊的 Block，都需要被整个⽹络所有节点做确认。
DPoS 优化⽅案在于：通过不同的策略，不定时的选中⼀⼩节点，这⼀⼩节点做新区块的创建，验证，签名和相互监督，这样就⼤幅度的减少了区块创建和确认所需要消耗的时间和算⼒成本。
5、什么是 Casper  ？
Casper是下⼀代以太坊共识机制 ，Casper 是 PoS协议的⼀种实现形式，第⼀次在 2016年的 《以太坊紫⽪书》中被提出。在Casper的规则中，任何拥有以太币的账户都可以在合约中成为验证者，但前提是需要在Casper智能合约中抵押⼀定数量的以太币（抵押的越多，被选中作为验证者的概率越⼤），之后Casper合约通过⼀种随机⽅式，选出⼀个验证者集合，被选中的验证者集合按照⼀定的顺序依次验证区块，如果所有验证都通过，则将其添加到区块链中，同时所有验证者将根据抵押以太币的⽐例获得奖励，如果不遵守合约制定的规则，合约就会没收抵押的以太币作为惩罚。
6、什么是  PoW + PoS 混合机制？
为了结合两种挖矿⽅式的优点，开始有了基于 PoW+PoS 混合共识机制的币。例如 Hcash，以及以太坊 ETH 也正在向 PoW+PoS 混合挖升级矿转变。
那么，PoW + PoS 混合机制的优势是什么呢？
它能够将受众体最⼤化。
假设⼀个币它的机制是PoW + PoS 的混合机制。那么持有该币的⽤户与矿⼯均可以参与到投票中，共同参与该币社区的重⼤决定，持币者与矿⼯都可以影响预先编制好的更新，如隔离见证（SegWit）、增⼤区块等等。如果这些更新被⼴泛认可，⽆需开发者⼲预，链就会⾃动分叉以配合更新。⽽这才是真正的去中⼼化。
以混合机制来实现⼴义上的 DAO（去中⼼化⾃治组织）的⾼效运⾏。通过 PoW+PoS 公平的按持币数量与⼯作量分配投票权重，实现社区⾃治。
7、什么是 PoA？
所谓 PoA （权威证明），就是使⽤⼀组所谓的“权限” 来允许⼈们在区块链上创建新的节点并确保区块链的安全。以太坊测试⽹（Kovan）便是采⽤PoA算法。
在PoA中，验证者（validator）是整个共识机制的关键。验证者不需要昂贵的显卡，也不需要⾜够的资产，但他必须具有已知的，并且已获得验证的⾝份。验证者通过放置这个⾝份来获得担保⽹络的权利，从⽽换取区块奖励。若是验证者在整个过程中有恶意⾏为，或与其他验证者勾结。那通过链上管
理可以移除和替换恶意⾏为者。现有的法律反欺诈保障会被⽤于整个⽹络的参与者免受验证者的恶意⾏为。
什么是POA⽹络？ POA⽹络便是建⽴在PoA共识之上的底层区块链。在POA⽹络中，每个验证者（validator）都必须在美国境内拥有公证许可。⼈们需要通过POA⽹络⾝份DApps进⾏⾝份验证，包括住址证明和⽆犯罪记录证明等。然后进⾏所谓的启动仪式（initiation ceremony）来获得密钥。通过的验证者便可以担当起保护⽹络的安全的重任，并获得回报。 POA⽹络作为⼀个底层链，其上的每⼀个新的专⽤链都可以使⽤相同的验证器，或者拥有⾃⼰的⼀套验证器以及其他任何类型的可验证许可证。
通俗的理解就是，以前我们交易需要⼀互不认识的⼈来拼算⼒，艰难的计算⼀道复杂的数学题，从⽽争出个输赢。⽽现在，我们只需要有⼀个信得过的⼈（⾄少得到了他们团队的认可）做担保，便可快速通过交易。⽽这个⼈也会因为为这笔交易做担保，⽽获得报酬。要是这个担保⼈使坏怎么办？没关系，其他的可信担保⼈看着呢，他要是敢使坏，我踢你出局。⽽要是担保⼈故意为难你呢？没关系，现有的法律可以保证你的合法权益（注意，数字资产丢失不在我国法律保护范围）。
透明图片
POA 权威证明的优点
官⽅宣称5s就能打包⼀个区块，交易时间快。
不需要挖矿，节能环保。
整个⽹络，验证者互相监督，随时可以投票加⼊新的验证者或者剔出不合格验证者。
所有的验证者都跟⽹络签署了协议，不能在POA上建⽴新的分叉。
⾼度可扩展性和⾼度兼容性。
8、总结
POA与⼯作证明机制(POW)和权益证明机制(POA)的区别
POW和POS共识都使⽤了挖矿的机制，⽽POA不是
POS机制使⽤了⼀个机制，选择有最⾼权益的参与者作为见证⼈，这个机制假设最⼤的权益者是被 确认交易被处理所激励的。POW在交易被确认之前通过验证⼯作已经被完成来运⾏
同时，POA使⽤了个⼈⾝份作为单独的权威证明去验证，这意味着整个过程不需要挖矿
POA与代理权益机制的区别(DPoS)
DPOS通过使⽤见证⼈产⽣区块来运⾏。见证⼈是被利益相关者选举出来的，选举⽅法是⼀票⼀个见证⼈⼀份权益。然⽽，在POA中，权威的指定是事先钦定的，这意味着不会由于不公平的权益(Stake)产⽣偏见和不公平的过程。在POA中，见证⼈需要⽤他们⾃⼰的⾝份通过Dapps正式验证，并且在公开的领域他们的⾝份信息对每⼀个⼈都是透明可见的。
POA的优势
POA背后的理念是个⼈争取去成为见证⼈的权利，因此他们有保持⾃⼰原有地位的激励。通过把⾝份和声誉绑定在⼀起，见证⼈被激励去验证交易和维护⽹络安全，他们不会希望把⾃⼰的⾝份和⼀个不好的声誉联系在⼀起。这个机制被认为⽐普通的权益证明机制（POS）更安全。
PoW 和 PoS 各有优缺点。但看上去似乎是 PoW 的优点多。看看流通市值排⾏榜靠前的币种，⼤多数都是PoW。
PoS、PoA 有中⼼化的嫌疑，权⼒仅掌握在少数⼈⼿中，PoW 虽然能做到充分地去中⼼化，但是存在⼤量消耗能源的缺点。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。