什么是共識(shí)？

我們所說(shuō)的共識(shí)，是指達(dá)成了廣泛的一致。 比如，一群人去吃晚飯， 如果他們對(duì)于提議“吃某火鍋”沒(méi)有任何異議，那么就可以說(shuō)共識(shí)達(dá)成了。 如果存在異議，那么他們就必須通過(guò)某種方法決定吃什么。 在極端情況下，這群人就會(huì)分開(kāi)。

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什么是共識(shí)機(jī)制？

區(qū)塊鏈要成為一個(gè)難以攻破的、公開(kāi)的、不可篡改數(shù)據(jù)記錄的去中心化誠(chéng)實(shí)可信系統(tǒng)，需要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)做到分布式數(shù)據(jù)記錄的安全、明確及不可逆，提供一個(gè)最堅(jiān)實(shí)且去中心化的系統(tǒng)。共識(shí)機(jī)制在區(qū)塊鏈中成為了重要的因素之一。

區(qū)塊鏈分布式記賬的方式使得每個(gè)人手上都有一本完整的賬本，全網(wǎng)共有。但是隨著節(jié)點(diǎn)的不斷增多，數(shù)據(jù)越多，賬本也越安全，難以摧毀。除此之外，任意一個(gè)或者部分節(jié)點(diǎn)的賬本被篡改，都不可能被全網(wǎng)認(rèn)同，除非你能控制51%的節(jié)點(diǎn)，即51%攻擊，但是這耗能巨大，幾乎是不可能的。同時(shí)隨著節(jié)點(diǎn)不斷增加，誰(shuí)來(lái)記賬，如何選擇合適的人來(lái)記賬成為一個(gè)問(wèn)題，而制定一個(gè)記賬人的選擇方式以及規(guī)定，讓大家來(lái)遵守這個(gè)規(guī)定，達(dá)成共識(shí)，這就是區(qū)塊鏈里面的共識(shí)機(jī)制。

共識(shí)機(jī)制是區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)就區(qū)塊信息達(dá)成全網(wǎng)一致共識(shí)的機(jī)制，說(shuō)得更直白一些就是要解決所謂去中心化的信任問(wèn)題，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)之間默認(rèn)是不認(rèn)識(shí)且不可靠的，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都不能知道其他節(jié)點(diǎn)是否宕機(jī)或者背叛的情況下，盡可能的保證記錄信息的準(zhǔn)確性以及安全性。同時(shí)節(jié)點(diǎn)越分散，效率越低，網(wǎng)絡(luò)對(duì)于信息的滿意度越高，越安全。

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共識(shí)機(jī)制的目標(biāo)

區(qū)塊鏈作為一種按時(shí)間順序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可支持不同的共識(shí)機(jī)制。共識(shí)機(jī)制是區(qū)塊鏈技術(shù)的重要組件。區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制的目標(biāo)是使所有的誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)保存一致的區(qū)塊鏈視圖，同時(shí)滿足兩個(gè)性質(zhì)：
1）一致性：所有誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)保存的區(qū)塊鏈的前綴部分完全相同。
2）有效性：由某誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)發(fā)布的信息終將被其他所有誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)記錄在自己的區(qū)塊鏈中。

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為什么需要共識(shí)機(jī)制?

在分布式系統(tǒng)中，各個(gè)不同的主機(jī)通過(guò)異步通信方式組成網(wǎng)絡(luò)集群。為了保證每個(gè)主機(jī)達(dá)成一致的狀態(tài)共識(shí)，就需要在主機(jī)之間進(jìn)行狀態(tài)復(fù)制。異步系統(tǒng)中，可能會(huì)出現(xiàn)各樣的問(wèn)題，例如主機(jī)出現(xiàn)故障無(wú)法通信，或者性能下降，而網(wǎng)絡(luò)也可能發(fā)生擁堵延遲，類(lèi)似的種種故障有可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤信息在系統(tǒng)內(nèi)傳播。因此需要在默認(rèn)不可靠的異步網(wǎng)絡(luò)中定義容錯(cuò)協(xié)議，以確保各主機(jī)達(dá)成安全可靠的狀態(tài)共識(shí)。所以，利用區(qū)塊鏈構(gòu)造基于互聯(lián)網(wǎng)的去中心化賬本，需要解決的首要問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)不同賬本節(jié)點(diǎn)上的賬本數(shù)據(jù)的一致性和正確性。

這就需要借鑒已有的在分布式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)狀態(tài)共識(shí)的算法，確定網(wǎng)絡(luò)中選擇記賬節(jié)點(diǎn)的機(jī)制，以及如何保障賬本數(shù)據(jù)在全網(wǎng)中形成正確、一致的共識(shí)。

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如何評(píng)價(jià)一個(gè)共識(shí)機(jī)制的優(yōu)劣:

1. 安全性:能否有效防止二次支付，私自挖礦
2. 擴(kuò)展性:當(dāng)系統(tǒng)成員和待確認(rèn)交易數(shù)量增加時(shí)，所帶來(lái)的系統(tǒng)負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)通信量的變化，通常以網(wǎng)絡(luò)吞吐量來(lái)衡量
3. 性能效率:每秒可以處理的交易數(shù)量
4. 資源消耗:達(dá)成共識(shí)過(guò)程中，所要消耗的CPU、內(nèi)存等計(jì)算資源

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共識(shí)機(jī)制分類(lèi)

沒(méi)有一種共識(shí)機(jī)制是完美無(wú)缺的，各共識(shí)機(jī)制都有其優(yōu)缺點(diǎn)，有些共識(shí)機(jī)制是為解決一些特定的問(wèn)題而生。

BTC作為區(qū)塊鏈的第一個(gè)應(yīng)用，它的共識(shí)機(jī)制PoW共識(shí)機(jī)制曾經(jīng)一枝獨(dú)秀，但是隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的不斷發(fā)展，各類(lèi)不同的共識(shí)機(jī)制開(kāi)始不斷涌現(xiàn)，各有千秋，各有擁躉。

常見(jiàn)的共識(shí)就機(jī)制包括：POW（工作量證明機(jī)制）、POS（權(quán)益證明機(jī)制）、POW+POS（混合共識(shí)機(jī)制）、DPOS（股份授權(quán)證明）等等，另外還有Pool驗(yàn)證池、Ripple瑞波共識(shí)協(xié)議、PBFT（使用拜占庭容錯(cuò)算法）等等

PoW( Proof of Work)工作量證明：多勞多得

最早（也是第一個(gè)）被應(yīng)用的共識(shí)機(jī)制，最先被BTC采用并且獲取了巨大成功，它支撐了BTC系統(tǒng)長(zhǎng)達(dá) 10 多年無(wú)重大故障使其平穩(wěn)運(yùn)行。而且 PoW 構(gòu)想也符合創(chuàng)始人中本聰最初的設(shè)想：人人皆可挖礦、按勞分配、公平公正。

PoW 屬于按勞分配，多勞多得，就如同大家在BTC系統(tǒng)中一起進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，最先運(yùn)算出的才能獲得獎(jiǎng)勵(lì)。是一種衡量計(jì)算機(jī)工作量的共識(shí)機(jī)制。BTC使用的就是工作量證明機(jī)制。

工作量證明主要通過(guò)哈希計(jì)算找出合理數(shù)據(jù)的步驟來(lái)完成：將區(qū)塊頭數(shù)據(jù)帶入哈希函數(shù)計(jì)算公式，不斷調(diào)整區(qū)塊頭數(shù)據(jù)中的隨機(jī)數(shù)，直到計(jì)算出滿足特定標(biāo)準(zhǔn)的哈希值，工作量證明就會(huì)完成。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是多勞多得，誰(shuí)的算力強(qiáng)，計(jì)算得就更快，獲得記賬權(quán)的概率就越高，算力競(jìng)爭(zhēng)的勝者將獲得相應(yīng)區(qū)塊記賬權(quán)和BTC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。進(jìn)行運(yùn)算獲得獎(jiǎng)勵(lì)的過(guò)程稱(chēng)之為挖礦，參與挖礦的人們稱(chēng)之為礦工。這種證明方式?jīng)Q定了其驗(yàn)證過(guò)程需要大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，而其他節(jié)點(diǎn)卻很容易驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果是否正確，因此 區(qū)塊鏈系統(tǒng)無(wú)法被惡意節(jié)點(diǎn)所欺騙。但是這種證明方式需要消耗大量能源(電力及計(jì)算硬件損耗)，很不 環(huán)保。并且在理論上，如果集合了全網(wǎng)51%的算力即可對(duì)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效攻擊，因此許多基于比特幣 代碼產(chǎn)生的、市值較小的山寨幣很容易遭受攻擊。

代表token：BTC、BCH、LTC等。

優(yōu)點(diǎn)

• 公平公正：去中心化程度高，人人都可以參與獲得記賬權(quán)；
• 安全系數(shù)高：全網(wǎng)算力越高，其安全程度也越高，如破壞該系統(tǒng)需要投入巨大成本；
• 算法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)

• 資源浪費(fèi)：因每一筆交易都需要通過(guò)多數(shù)礦工的確認(rèn)，在這些礦工進(jìn)行運(yùn)算的過(guò)程中消耗大量的電力資源等。
• 效率低下：區(qū)塊的確認(rèn)時(shí)間難以縮短；容易產(chǎn)生分叉，需要等待多個(gè)確認(rèn)。
• 算力集中：根據(jù)往年數(shù)據(jù)顯示，在資本大量進(jìn)入的情況下，過(guò)去一年礦池算力份額排名前五位的礦池占據(jù)了BTC總算力份額的 65%，馬太效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，而算力過(guò)度集中還存在著 51% 攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。
• 永遠(yuǎn)沒(méi)有最終性，需要檢查點(diǎn)機(jī)制來(lái)彌補(bǔ)最終性。

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PoS(Proof of Stake)股權(quán)證明算法：持有越多，獲得越多

因 PoW 存在的問(wèn)題，PoS 在主流算法一路暢通的“殺了出來(lái)”，成為了最具有挑戰(zhàn)者。近幾年，基于 PoS共識(shí)打造的區(qū)塊鏈項(xiàng)目越來(lái)越多，如目前市值保持第二的ETH也加入了 PoS?！癝taking經(jīng)濟(jì)”在 2019年成為了熱門(mén)詞語(yǔ)，同時(shí)也被交易所和錢(qián)包大力追捧。

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權(quán)益證明同樣需要通過(guò)計(jì)算找出合理的哈希值來(lái)完成。 但不同的是權(quán)益證明機(jī)制通過(guò)節(jié)點(diǎn)持有加密貨幣的時(shí)間和數(shù)量來(lái)判斷節(jié)點(diǎn)的權(quán)益大小。根據(jù)權(quán)益大小不同，用戶之間看到的計(jì)算目標(biāo)值也不同。權(quán)益大的節(jié)點(diǎn)，獲得目標(biāo)值更加簡(jiǎn)單，更容易獲得下一個(gè)區(qū)塊的記賬權(quán)。 這種方式不需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行大量的運(yùn)算，節(jié)省了電力能源。同時(shí)全網(wǎng)51%的算力攻擊在權(quán)益證明機(jī)制下是無(wú)效的，因?yàn)榘l(fā)起這種攻擊反而會(huì)損害自身的利益。但是可能會(huì)出現(xiàn)幣種持有數(shù)量大的節(jié)點(diǎn)權(quán)力過(guò) 大，對(duì)區(qū)塊鏈記賬享有絕對(duì)支配權(quán)的情況，容易引發(fā)信任問(wèn)題。

在 PoS 機(jī)制中，是不需要消耗電力來(lái)進(jìn)行運(yùn)算，而是通過(guò)抵押 token 來(lái)獲得打包區(qū)塊的權(quán)利。當(dāng)一筆交易發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)打包區(qū)塊和驗(yàn)證區(qū)塊的節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，獎(jiǎng)勵(lì)則是增發(fā)或者解鎖的 token。

代表token：ADA、ONT、ATOM等。

優(yōu)點(diǎn)

• 不浪費(fèi)資源、效率高：因其不需要拼算力挖礦，同時(shí)縮短了共識(shí)達(dá)成的時(shí)間，轉(zhuǎn)賬效率提高了；
• 弱化了中心礦池規(guī)模經(jīng)濟(jì)的需求：算力集中壟斷的情形也得到了緩解，個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)力差別相對(duì)減小；

缺點(diǎn)

• 被動(dòng)形成中心化：因去中心化程度，容易出現(xiàn)強(qiáng)者恒強(qiáng)的情況，會(huì)導(dǎo)致富者越富，資源越來(lái)越集中的情況。
• 安全隱患：PoS機(jī)制實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，容易產(chǎn)生安全漏洞。
• 無(wú)權(quán)益問(wèn)題（Nothing at Stake）：用戶在PoS中可以同時(shí)在兩個(gè)分叉上面下注；無(wú)論哪一個(gè)分叉后面被公認(rèn)為主鏈，該用戶都可以獲得獎(jiǎng)勵(lì)而沒(méi)有機(jī)會(huì)成本的損失。這樣也在事實(shí)上會(huì)干擾共識(shí)的形成。
• 還是需要挖礦，本質(zhì)上沒(méi)有解決商業(yè)應(yīng)用的痛點(diǎn)。

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DPOS(Delegated Proof-of-Stake)股份授權(quán)證明

DPoS 機(jī)制是在 PoS 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，舉例來(lái)說(shuō)就是大家公認(rèn)的投出選票，選舉出一定數(shù)量的代表，讓這些代表進(jìn)行驗(yàn)證和記賬等，可以理解為PoS 的升級(jí)版。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。

簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)：DPoS 委托權(quán)益證明通過(guò)由持幣人投票選舉出一定數(shù)量的代表來(lái)達(dá)成共識(shí)。 每個(gè)持幣人的投票所占的比重 與他持有的幣種數(shù)量有關(guān)，持有的越多，所占的比重越大。被選出的代表可擁有記賬權(quán)，輪流進(jìn)行記賬;未能很好履行職責(zé)的代表還會(huì)被投票除名。這一任期結(jié)束后，新的代表會(huì)再次通過(guò)投票產(chǎn)生。

代表token：EOS、TRX等。

優(yōu)點(diǎn)

• 比 PoS 機(jī)制擁有更高的效率和性能：相比于 PoS 機(jī)制，DPoS 大幅縮小了參與驗(yàn)證和記賬的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，可以達(dá)到秒級(jí)的共識(shí)驗(yàn)證。

缺點(diǎn)

• 整個(gè)共識(shí)機(jī)制還是依賴(lài)于token，很多商業(yè)應(yīng)用是不需要代幣存在的。
• 去中心化程度低：相比較于只能說(shuō)是弱中心化；
• 安全問(wèn)題嚴(yán)重：類(lèi) PoS 機(jī)制的通病，相信大家都看到過(guò)報(bào)道，如被黑客攻擊等等。

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PoC(Proof of Capacity)容量證明機(jī)制

PoC 機(jī)制早在 2014年存在了，但只是一直處于“落魄階段”，簡(jiǎn)單說(shuō)就是沒(méi)火，無(wú)人問(wèn)津。2019年隨著POC一大公鏈Yottachain的崛起，越來(lái)越多的礦工加入了POC硬盤(pán)挖礦這個(gè)行業(yè)大軍了。它是POW共識(shí)機(jī)制的一種，以硬盤(pán)作為共識(shí)參與者，它的特點(diǎn)是犧牲性能獲得安全可信，相對(duì)POW減少了非常多的安全和信任成本，更低成本解決了全局信任和安全，幾乎不耗電力資源，并且可共享和復(fù)用的信任生態(tài)。

PoC 機(jī)制是通過(guò)普通硬盤(pán)挖礦的共識(shí)機(jī)制。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中的閑置空間來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)進(jìn)行挖礦獲取收益，硬盤(pán)空間越大，存儲(chǔ)的內(nèi)容越多獲得的收益就越大。 它更多地關(guān)注內(nèi)存而不是處理能力。 從某種意義上說(shuō)，這是對(duì)PoW的改進(jìn)，即使在挖掘開(kāi)始之前，容量證明也要求節(jié)點(diǎn)將預(yù)先計(jì)算的哈希值存儲(chǔ)在其硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和其他內(nèi)存單元上，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為繪圖，繪圖使容量證明成為比工作證明更快的機(jī)制。這種方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以節(jié)省大量能源，這與工作量證明機(jī)制不同。更不用說(shuō)，硬盤(pán)存儲(chǔ)更多哈希值的任何技術(shù)改進(jìn)也將為不在區(qū)塊鏈中的人改進(jìn)技術(shù)，這與許多制造商制造的專(zhuān)用芯片不同，后者除了采礦之外什么都不做。

IPFS 也類(lèi)似，但不同的是 IPFS 衍生的區(qū)塊鏈項(xiàng)目（激勵(lì)層Filecoin）是一種去中心化存儲(chǔ)服務(wù)的 Marketplace（撮合交易的市場(chǎng)），它的重點(diǎn)在于如何在系統(tǒng)參與者互不信任的條件下，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和檢索工作的量化；PoC 是一種底層共識(shí)機(jī)制，與 PoW、PoS一樣都是去中心化網(wǎng)絡(luò)達(dá)成一致性狀態(tài)的算法。由此來(lái)看，兩者是完全不同的概念，唯一的共同點(diǎn)就是都可以使用硬盤(pán)向網(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)價(jià)值來(lái)?yè)Q取收益。

代表token：BTT、BHD等。

優(yōu)點(diǎn)

• 挖礦門(mén)檻較低：只要有硬盤(pán)就可以進(jìn)行挖礦，大大降低了挖礦門(mén)檻；PoC的礦機(jī)耗電量低、噪音小、成本低，適合家庭挖礦和人人挖礦。
• 去中心化程度較高：抵押機(jī)制提高了算力集中化的門(mén)檻，即便有超級(jí)礦工出現(xiàn)，普通散戶也可以繼續(xù)獲得收益。
• 能源消耗低，節(jié)能：相比于PoW，POC挖礦將算力替換成硬盤(pán)空間，在很大程度的杜絕了POW挖礦造成的資源浪費(fèi)以及對(duì)環(huán)境不友好等問(wèn)題，同時(shí)降低了挖礦成本，讓礦工從挖礦中賺取更多的利潤(rùn)。
• 反壟斷：用硬盤(pán)容量替代了算力，天然具有抗ASIC的屬性

缺點(diǎn)

• 未來(lái)發(fā)展的局限性可能較大
• 可能會(huì)有政策性風(fēng)險(xiǎn)
• PoC并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正的平等

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DAG(Directed acyclic graph)有向無(wú)環(huán)圖：無(wú)區(qū)塊鏈概念

有向無(wú)環(huán)圖是計(jì)算機(jī)科學(xué)中眾所周知的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，區(qū)塊鏈也是DAG的一個(gè)例子，因?yàn)樗幸粋€(gè)明確的方向，沒(méi)有任何循環(huán)，并且是一個(gè)圖。1OTA使用的Tangle也是DAG共識(shí)機(jī)制的一種形式。在這種機(jī)制中，每個(gè)塊必須有兩個(gè)父塊。所以，為了通過(guò)DAG共識(shí)機(jī)制完成一筆交易，用戶需要驗(yàn)證自己之前的兩筆交易。這種機(jī)制的最大優(yōu)勢(shì)是它可以減少延遲和交易費(fèi)用。然而，這種共識(shí)模型對(duì)提高可擴(kuò)展性幾乎沒(méi)有任何作用，而且極易受到攻擊，因?yàn)槿魏喂糁恍枰?4%的哈希算力就可以破壞系統(tǒng)。

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。

代表token：IOTA、byteball等。
前段時(shí)間國(guó)內(nèi)首個(gè)基于DAG的物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈項(xiàng)目ITC萬(wàn)物鏈也取得了不小的漲幅。

優(yōu)點(diǎn)

• 交易速度快;
• 無(wú)需挖礦;
• 極低的手續(xù)費(fèi)

缺點(diǎn)

• 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大，導(dǎo)致極易成為中心化;
• 安全性低于PoW機(jī)制

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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)

• 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，可滿足高頻交易量的需求。

缺點(diǎn)

• 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)

實(shí)用拜占庭容錯(cuò)主要應(yīng)用于央行的數(shù)字貨幣以及布萌區(qū)塊鏈。

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dBFT(delegated BFT)授權(quán)拜占庭容錯(cuò)算法

小蟻采用的dBFT機(jī)制，是由權(quán)益來(lái)選出記賬人，然后記賬人之間通過(guò)拜占庭容錯(cuò)算法來(lái)達(dá)成共識(shí)。dBFT和PBFT的關(guān)系類(lèi)似于PoS和DPoS的關(guān)系。

dBFT在PBFT基礎(chǔ)上進(jìn)行了以下改進(jìn)：

1. 將C/S架構(gòu)的請(qǐng)求響應(yīng)模式，改進(jìn)為適合P2P網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等節(jié)點(diǎn)模式；
2. 將靜態(tài)的共識(shí)參與節(jié)點(diǎn)改進(jìn)為可動(dòng)態(tài)進(jìn)入、退出的動(dòng)態(tài)共識(shí)參與節(jié)點(diǎn)；
3. 為共識(shí)參與節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生設(shè)計(jì)了一套基于持有權(quán)益比例的投票機(jī)制，通過(guò)投票決定共識(shí)參與節(jié)點(diǎn)（記賬節(jié)點(diǎn)）；
4. 在區(qū)塊鏈中引入數(shù)字證書(shū)，解決了投票中對(duì)記賬節(jié)點(diǎn)真實(shí)身份的認(rèn)證問(wèn)題。

優(yōu)點(diǎn)

• 專(zhuān)業(yè)化的記賬人；
• 可以容忍任何類(lèi)型的錯(cuò)誤；
• 記賬由多人協(xié)同完成，每一個(gè)區(qū)塊都有最終性，不會(huì)分叉；
• 算法的可靠性有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明；

缺點(diǎn)

• 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)；

以上總結(jié)來(lái)說(shuō)，dBFT機(jī)制最核心的一點(diǎn)，就是最大限度地確保系統(tǒng)的最終性，使區(qū)塊鏈能夠適用于真正的金融應(yīng)用場(chǎng)景。

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Pool驗(yàn)證池——私有鏈專(zhuān)用

基于傳統(tǒng)的分布式一致性技術(shù)，加上數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制;之前曾是行業(yè)鏈大范圍在使用的共識(shí)機(jī)制，但是隨著私有鏈項(xiàng)目的逐漸減少漸漸開(kāi)始勢(shì)微。

優(yōu)點(diǎn)

不需要token也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)共識(shí)驗(yàn)證。

缺點(diǎn)

去中心化程度不如bictoin；更適合多方參與的多中心商業(yè)模式。

參考

拜占庭將軍問(wèn)題

拜占庭將軍問(wèn)題是一個(gè)協(xié)議問(wèn)題，拜占庭帝國(guó)軍隊(duì)的將軍們必須全體一致的決定是否攻擊某一支敵軍。問(wèn)題是這些將軍在地理上是分隔開(kāi)來(lái)的，并且將軍中存在叛徒。叛徒可以任意行動(dòng)以達(dá)到以下目標(biāo)：欺騙某些將軍采取進(jìn)攻行動(dòng)；促成一個(gè)不是所有將軍都同意的決定，如當(dāng)將軍們不希望進(jìn)攻時(shí)促成進(jìn)攻行動(dòng)；或者迷惑某些將軍，使他們無(wú)法做出決定。如果叛徒達(dá)到了這些目的之一，則任何攻擊行動(dòng)的結(jié)果都是注定要失敗的，只有完全達(dá)成一致的努力才能獲得勝利。

這一問(wèn)題是一種對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模型化，尤指網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中由于軟硬件錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)阻塞及惡意攻擊導(dǎo)致的各種未知行為。
顯然，在此處默認(rèn)了將軍們?cè)谶_(dá)成一致的過(guò)程中正確的傳遞出了自己的決定，也就是說(shuō)叛徒只存在于將軍當(dāng)中，不存在于傳令兵當(dāng)中。故要讓拜占庭將軍問(wèn)題有解，必須要具備一個(gè)重要前提，即信道必須是安全可靠的。關(guān)于信道可靠問(wèn)題，會(huì)引出兩軍問(wèn)題。兩軍問(wèn)題的結(jié)論是，在一個(gè)不可靠的通信鏈路上試圖通過(guò)通信以達(dá)成一致是基本不可能或者十分困難的。

拜占庭容錯(cuò)

拜占庭將軍問(wèn)題提出后，有很多的算法被提出用于解決這個(gè)問(wèn)題。這類(lèi)算法統(tǒng)稱(chēng)拜占庭容錯(cuò)算法（BFT: Byzantine Fault Tolerance）。簡(jiǎn)略來(lái)說(shuō)，拜占庭容錯(cuò)（BFT）不是某一個(gè)具體算法，而是能夠抵抗拜占庭將軍問(wèn)題導(dǎo)致的一系列失利的系統(tǒng)特點(diǎn)。 這意味著即使某些節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)缺點(diǎn)或惡意行為，拜占庭容錯(cuò)系統(tǒng)也能夠繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，拜占庭容錯(cuò)方案就是少數(shù)服從多數(shù)。

拜占庭將軍問(wèn)題的原始論文給出了一些解決思路，但其更注重理論上的可行性。算法效率不高，算法復(fù)雜度為指數(shù)級(jí)，且文中明確指出時(shí)間成本及消息傳遞數(shù)量很大。因此不具備太大的實(shí)用價(jià)值。

拜占庭容錯(cuò)系統(tǒng)需要達(dá)成如下兩個(gè)指標(biāo)：
● 安全性：任何已經(jīng)完成的請(qǐng)求都不會(huì)被更改，它可以在以后請(qǐng)求看到。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，可以理解為，已經(jīng)生成的賬本不可篡改，并且可以被節(jié)點(diǎn)隨時(shí)查看。
● 活性：可以接受并且執(zhí)行非拜占庭客戶端的請(qǐng)求，不會(huì)被任何因素影響而導(dǎo)致非拜占庭客戶端的請(qǐng)求不能執(zhí)行。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，可以理解為，系統(tǒng)需要持續(xù)生成區(qū)塊，為用戶記賬，這主要靠挖礦的激勵(lì)機(jī)制來(lái)保證。

拜占庭系統(tǒng)目前普遍采用的假設(shè)條件包括:
● 拜占庭節(jié)點(diǎn)的行為可以是任意的，拜占庭節(jié)點(diǎn)之間可以共謀；
● 節(jié)點(diǎn)之間的錯(cuò)誤是不相關(guān)的；
● 節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)異步網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)中的消息可能丟失、亂序、延時(shí)到達(dá)；
● 服務(wù)器之間傳遞的信息,第三方可以知曉 ,但是不能竄改、偽造信息的內(nèi)容和驗(yàn)證信息的完整性；

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詳解區(qū)塊鏈中常見(jiàn)的八大共識(shí)機(jī)制！

區(qū)塊鏈的幾大共識(shí)機(jī)制及優(yōu)缺點(diǎn)

作者：彩云sky
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