区块链共识机制发展史介绍

共识机制是区块链的重要组成部分，它提供了一种无党派的方式来就网络的当前状态达成一致。 但自 2008 年比特币出现以来，其最初的共识机制——工作量证明 (PoW)——一直被模仿和迭代，为一系列具有自己独特特征的替代算法铺平了道路。

从工作证明到一切证明

鉴于比特币的成功，它的协议本应吸引模仿者也就不足为奇了，其中一些人试图完善它，而另一些人则对其进行了全面改革。 然而，具有讽刺意味的是，在共识机制方面缺乏共识。

哪个选项是最稳定和有效的解决方案？ 这取决于你问谁。 为了理解一些主要算法之间的关键区别，让我们依次了解它们。

工作量证明是比特币最初使用的共识机制，后来在以太坊、莱特币和狗狗币等货币上实施。 PoW 涉及每秒执行数千次计算，以找到解决困难但易于验证的数学问题的方法。 工作量证明系统通过为每个发现的新区块奖励硬币来激励矿工。

尽管 PoW 仍然是一种极其公平和安全的共识机制，但多年来一直饱受诟病。 例如，它对能源和资源的高要求已经得到了很多满足：矿工在同行面前解决复杂的数学难题所需的计算能力是巨大的。

批评者忽略了一个事实，即这是一个功能而不是一个错误：欺骗工作量证明的困难是它如此强大的原因，也是比特币网络如此有价值的原因。 即使是资金最充足的对手也将难以获得控制网络和成倍增加代币支出所需的算力。

权益证明和委托权益证明

股权证明是一种更环保的选择，可以更轻松地为更多本地加密货币的持有者挖掘新区块。 逻辑很明确：如果你持有更多的代币，你对网络的长期成功拥有最大的利益。

权益证明将为即将到来的以太坊 2.0 升级提供支持，该升级计划于 2020 年第一季度上线，目前进展顺利。 然而，与 PoW 一样，PoS 也并非没有批评者。 一些人认为，富有的代币持有者更有可能铸造代币，从而导致中心化，而另一些人则对其引入的新攻击向量（包括女巫攻击）表示震惊。

委托权益证明 (DPoS) 的另一个不同之处在于，用户将代币押注以民主“选举”负责生成区块并维护网络共识规则的代表。 If these trusted witnesses fail to fulfill their duties, they can be elected like politicians.

DPoS 算法由 Dan Larimer 于 2014 年构想并在 EOS、Tron、Bitshares 等平台上实施，每秒可以处理比其前辈更多的交易（TPS）——但也有缺点。 虽然该协议消耗的能量较少比特币采用的共识机制的是，但它倾向于中心化，因为它掌握在一小部分持有者手中。

历史证明

历史证明 (PoH) 是 Solana 的创建，Solana 是一个高吞吐量区块链，于 2018 年推出，由 Multicoin Capital 领投的一轮 2000 万美元融资。 历史证明允许网络参与者通过使用可验证的延迟函数及时达成共识，避免“最长链”规则。

PoH 是网络的时钟，TowerBFT 是它的了望塔，其任务是防止恶意行为者欺骗时间参数。 任何投票给一个区块的验证者必须等待下一个区块产生并从历史证明中获得“时间已经过去”的确认，然后才能再次投票。

在 Solana 中，权益证明决定了网络规则，这些规则将在 PoH、TBFT 和验证器的帮助下得到执行。 尽管 Solana 打算在原生区块链中使用 PoH 和权益证明，但历史证明具有更广泛的应用。 例如，它可以部署在工作量证明链上，以提高现有共识机制的准确性。

授权证明

权威证明 (PoA) 是一种共识机制，它以分散权衡为代价实现更快的交易吞吐量。 通过权威证明比特币采用的共识机制的是，授权验证者将承担验证块的任务。 由于 PoA 是基于声誉的，因此验证者有动力以合乎道德的方式行事并避免声誉受损，这可能导致他们被替换。

Ethereum Express 是一个使用权威证明的项目，在涉及 Mining Express 和一家商业模式需要大量在线交易的赌博公司的测试中，声称每个区块完成了 1,000 笔交易，网络容量为每秒 200 笔交易。链式交易交易（TPS）。

Ethereum Express 的目标是吸引增长受到瓶颈阻碍的企业。

燃烧证明

销毁证明机制是 Iain Stewart 的发明，它鼓励用户销毁（或使其永久无法使用）开采的硬币。 作为回报，他们有权按燃烧的代币比例增加区块。 这个想法是，燃烧加密货币的用户愿意接受短期损失，从而表现出对硬币的长期承诺。 换句话说，投资。

通常称为 PoW，PoB 没有能源浪费，也不需要先进的挖矿硬件或计算资源。

实用的拜占庭容错

PBFT 模型是另一种基于工作量证明的共识机制。

当然，在应用中它是完全不同的——不管你信不信，这个概念本身比 PoW 早了十年。 构想于 1990 年代后期以抵御恶意节点破坏网络的风险，使用 PBFT 进行中心化的风险很低（没有像 PoW 这样的矿池，没有像 PoS 这样的主要利益相关者相互勾结），并且信任与资产完全脱钩所有权。 PBFT系统的工作原理是恶意节点的最大数量不得大于或等于系统中所有节点的三分之一。 随着节点数量的增加，系统变得更加安全。

PBFT 的变体目前被 Hyperledger、Stellar 和 Ripple 等使用。

没有容易的选择

当然，上述机制并不是唯一可用的。 我们可以看看身份证明、经过时间证明和重要性证明，所有这些都已部署在各种区块链上。 在某种程度上，每个人都在致力于修复 PoS 或 PoW 等系统中的缺陷。

例如，Proof of Elapsed Time 根据公平的彩票系统确定挖矿权和区块获胜者。 在这个协议中，每个节点都有可能获胜。 它由硅谷芯片制造商英特尔于 2016 年发明，通常用于许可区块链网络。

永恒的 PoW 与 PoS 之争

除了工作量证明之外，此处描述的所有共识机制都是为权益证明而设计的。 有些，比如历史证明，也可以应用到PoW中，但也主要用在PoS中。 因此，关于哪种方法最好的争论基本上归结为 PoW 与 PoS 系列。 既然大家都在打仗，可以说PoW和PoS阵营是截然对立的。

这种现象在关于以太坊长期计划过渡到 PoW/PoS 混合模型的激烈辩论中最为明显。 “基于 PoW 的协议是迄今为止最成熟、最成功的模型，”Conflux 创始人范龙博士坚持认为。 “毕竟，区块链从根本上提供的是信任。 安全和去中心化是建立信任的首要因素。” 至关重要的。 PoS 在安全性和去中心化方面存在很多问题。”

Bittorrent 创建者 Bram Cohen 对此表示赞同。 在 11 月 24 日的推特风暴中，他瞄准了 Vitalik Buterin 的以太坊计划，宣称“股权证明仍然是一个坏主意。它从根本上削弱了安全模型，然后陷入了很多财大气粗的境地” ” 分层的技术问题。” 应该指出的是，Cohen 有自己的加密货币项目来推广 Chia，该项目使用不同的算法，Proof-of-Space。 ，它依赖于验证器来证明它们有可用的磁盘空间。

与让支持者就哪种共识机制最好达成一致相比，让区块链验证者达成一致相对简单。