区块链的共识机制（区块链的共识机制可有效）-麦斯财经

PoS适用于公有链。

3.区块签署人的发生方式

在PoS机制下，因为区块的签署人由随机发生，则一些持币人会暂时、大额持有代币以取得更大约率地发生区块，尽能够多的去清零他的"币天"。因此整个网络中的凝滞代币会增加，从而不利于代币在链上的凝滞，价钱也更繁杂受到动摇。由于能够会具有少量大户持有整个网络中大多数代币的情况，整个网络有能够会随着运转时间的增加而越来越趋向于中心化。相关于PoW而言，PoS机制下作恶的成本很低，因此关于分叉或是双重支付的攻击，需要更多的机制来保证共识。动摇情况下，每秒大约能发生12笔交易，但因为网络延迟及共识问题，需要约60秒才干完整广播共识区块。暂时来看，生成区块（即清零"币天"）的速度远低于网络传达和广播的速度，因此在PoS机制下需要对生成区块进行"限速"，来保证主网的动摇运转。

4.简图理解形式

（PS：拥有越多“股份”权益的人越繁杂获取账权。是指取得几货币，取决于你挖矿贡献的工作量，电脑功用越好，分给你的矿就会越多。）

（在纯POS体系中，如NXT，没有挖矿进程，初始的股权分配已经活动，之后只是股权在交易者之中流转，非常相似于梦想世界的股票。）

（三）DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授权证明机制

1.基本引见

由于PoS的种种弊端，由此比特股开创的权益代表证明机制 DPoS（Delegated Proof of Stake）应运而生。DPoS 机制中的核心的要素是选举，每个系统原生代币的持有者在区块链外面都可以参与选举，所持有的代币余额即为投票权重。通过投票，股东可以选举出理事会成员，也可以就联系平台展开方向的议题标明态度，这一切形成了社区自治的基础。股东除了自己投票参与选举外，还可以通过将自己的选举票数授权给自己疑心的其它账户来代表自己投票。

精细来说， DPoS由比特股（Bitshares）项目组发明。股权拥有着选举他们的代表来进行区块的生成和验证。DPoS相似于现代企业董事会制度，比特股系统将代币持有者称为股东，由股东投票选出101名代表，然后由这些代表负责生成和验证区块。持币者若想称为一名代表，需先用自己的公钥去区块链注册，获得一个长度为32位的特有身份标识符，股东可以对这个标识符以交易的方式进行投票，得票数前101位被选为代表。

代表们轮番发生区块，收益（交易手续费）平分。DPoS的优点在于大幅增加了参与区块验证和记账的节点数量，从而变短了共识验证所需要的时间，大幅提高了交易效率。从某种角度来说，DPoS可以理解为多中心系统，兼具去中心化和中心化优势。优点：大幅增加参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证。缺点：投票自动性不高，绝大部分代币持有者未参与投票；另整个共识机制还是依赖于代币，很多商业应用是不需要代币具有的。

DPoS机制恳求在发生下一个区块之前，必需验证上一个区块已经被受疑心节点所签署。相比于PoS的" 全民挖矿 "，DPoS则是应用相似" 代表大会 "的制度来间接选取可信任节点，由这些可信任节点（即见证人）来替代其他持币人行使权益，见证人节点恳求临时在线，从而解决了因为PoS签署区块人不是经常在线而能够招致的产块耽误等一系列问题。DPoS机制一般能达到万次每秒的交易速度，在网络延迟低的情况下可以达到十万秒级别，非常适宜企业级的应用。因为公信宝数据交易所关于数据交易频主要求高，更要求临时动摇性，因此DPoS是非常不错的选择。

2. 股份授权证明机制下的机构与系统

理事会是区块链网络的权利机构，理事会的人选由系统股东（即持币人）选举产生，理事会成员有权发起议案和对议案进行投票表决。

理事会的主要职责之一是根据需要调整系统的可变参数，这些参数包括：

l 费用相关：各种交易类型的费率。

l 授权相关：对接入网络的第三方平台收费及补贴相关参数。

l 区块消耗相关：区块消耗距离时间，区块奖励。

l 身份审核相关：审核验证非常机构账户的音讯情况。

l 同时，联系到理事会利益的事项将不通过理事会设定。

在Finchain系统中，见证人负责搜罗网络运行时广播进去的各种交易并打包到区块中，其工作类似于比特币网络中的矿工，在采用 PoW(工作量证明)的比特币网络中，由一种获奖概率取决于哈希算力的抽彩票方式来决议哪个矿工节点产生下一个区块。而在采用 DPoS 机制的金融链网络中，通过理事会投票决议见证人的数量，由持币人投票来决议见证人人选。当选的生动见证人按次第打包交易并消费区块，在每一轮区块消费之后，见证人会在随机洗牌决议新的次第后进入下一轮的区块生产。

3. DPoS的应用实例

比特股(bitshares) 采用DPoS。DPoS次要适用于联盟链。

4.简图理解形式

（四）PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）适用拜占庭容错算法

1. 基本引见

PBFT是一种基于严酷数学证明的算法，需要经过三个阶段的音讯交互和部分共识来达成最终的一致输入。三个阶段区分为准备 (pre-prepare)、准备 (prepare)、落实 (commit)。PBFT算法证明系统中只需有2/3比例上述文章内容的一般节点，就能保证最终一定可以输入一致的共识后果。换言之，在使用PBFT算法的系统中，至少可以容忍不逾越系统部分节点数量1/3的失效节点 (包括故意误导、故意破坏系统、超时、重复发送消息、假造签名等的节点，又称为”拜占庭”节点)。

2. PBFT的应用实例

知名联盟链Hyperledger Fabric v0.6采用的是PBFT，v1.0又推出PBFT的改良版本SBFT。PBFT主要适用于私有链和联盟链。

3. 简图理解形式

上图显现了一个简化的PBFT的协议通讯模式，其中C为客户端，0 – 3表示效力节点，其中0为主节点，3为缺点节点。整个协议的基本过程如下：

(1) 客户端发送恳求，激活主节点的效劳操作；

(2) 当主节点接收请求后，发起三阶段的协议以向各从节点广播请求；

(a) 序号分配阶段，主节点给请求赋值一个序号n，广播序号分配消息和客户端的请求消息m，并将结构pre-prepare消息给各从节点；

(b) 交互阶段，从节点接收pre-prepare消息，向其他效劳节点广播prepare消息；

(3) 客户端等候来自不同节点的照应，若有m+1个照应相同，则该呼应即为运算的结果；

（五）DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授权拜占庭容错算法

1. 基本引见

DBFT建基于PBFT的根底上，在这个机制当中，具有两种参与者，一种是专业记账的“超级节点”，一种是系统当中不参与记账的一般用户。普通用户基于持有权益的比例来投票选出超级节点，当需要通过一项共识（记账）时，在这些超级节点中随机推选出一名发言人拟定计划，然后由其他超级节点根据拜占庭容错算法（见上文），即多数遵从多数的准绳进行表态。如果逾越2/3的超级节点表示赞同发言人计划，则共识达成。这个提案就成为最终公布的区块，并且该区块是不可逆的，所有外面的交易都是百分之百确认的。如果在一定时间内还未达成一致的提案，大约发觉有合法交易的话，可以由其他超级节点重新发起提案，重复投票过程，直至达成共识。

2. DBFT的应用实例

国际加密货币及区块链平台NEO是 DBFT算法的研发者及采用者。

3. 简图理解模式

假定系统中只需四个由普通用户投票选出的超级节点，当需要通过一项共识时，系统就会从代表中随机选出一名发言人拟定方案。发言人会将拟好的方案交给每位代表，每位代表先辨别发言人的计算结果与它们自身纪录的能否一致，再与其它代表商榷验证计算结果能否准确。如果2/3的代表一致表示发言人方案的计算结果是准确的，那么方案就此通过。

如果只需不到2/3的代表达成共识，将随机选出一名新的发言人，再重复上述流程。这团体系旨在维护系统不受无法行使职能的首领影响。

上图假定部分节点都是老实的，达成100%共识，将对方案A（区块）进行验证。

鉴于发言人是随机选出的一名代表，因此他能够会不老实或出现缺点。上图假定发言人给3名代表中的2名发送了恶意消息（方案B），同时给1名代表发送了准确消息（方案A）。

在这种情况下该恶意信息（方案B）无法通过。中间与左边的代表本身的计算结果与发言人发送的不一致，因此就不能验证发言人拟定的方案，招致2人拒绝通过方案。左边的代表因接收了正确信息，与本身的计算结果契合，因此能确认方案，继而胜利完成1次验证。但本方案仍无法通过，因为缺少2/3的代表达成共识。接着将随机选出一名新发言人，重新末尾共识流程。

上图假设发言人是老实的，但其中1名代表出现了非常；左边的代表向其他代表发送了不正确的信息（B）。

在这种情况下发言人拟定的正确信息（A）依然可以获得验证，因为左边与中间诚实的代表都可以验证由诚实的发言人拟定的方案，达成2/3的共识。代表也可以辨别终究是发言人向左边的节点撒谎还是右边的节点不诚实。

（六）SCP (Stellar Consensus Protocol ) 恒星共识协议

1. 基本介绍

SCP 是 Stellar (一种基于互联网的去中心化全球支付协议) 研发及使用的共识算法，其建基于联邦拜占庭协议 (Federated Byzantine Agreement) 。保守的非联邦拜占庭协议（如上文的PBFT和DBFT）固然确保可以通过火布式的方法达成共识，并达到拜占庭容错 (至多可以容忍不逾越系统部分节点数量1/3的失效节点)，它是一个中心化的系统 — 网络中节点的数量和身份必需延迟知道且验证过。而联邦拜占庭协议的不同之处在于它能够去中心化的同时，又可以做到拜占庭容错。

[…]

（七）RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共识算法

1. 基本介绍

RPCA是Ripple（一种基于互联网的开源支付协议，可以完成去中心化的货币兑换、支付与清算功用）研发及使用的共识算法。在 Ripple 的网络中，交易由客户端（应用）发起，经过追踪节点（tracking node）或验证节点（validating node）把交易广播到整个网络中。追踪节点的主要功用是分发交易信息以及呼应客户端的账本请求。验证节点除包括追踪节点的所有功用外，还能够通过共识协议，在账本中添加新的账本实例数据。

Ripple 的共识达成发生在验证节点之间，每个验证节点都预先配置了一份可信任节点名单，称为 UNL（Unique Node List）。在名单上的节点可对交易达成进行投票。共识过程如下：

(1) 每个验证节点会不时收到从网络发送过去的交易，通过与外地账本数据验证后，不合法的交易间接抛弃，合法的交易将汇总成交易候选集（candidate set）。交易候选集外面还包括之前共识过程无法确认而遗留下去的交易。

(2) 每个验证节点把自己的交易候选集作为提案发送给其他验证节点。

(3) 验证节点在收到其他节点发来的提案后，如果不是来自UNL上的节点，则疏忽该提案；如果是来自UNL上的节点，就会对比提案中的交易和外地的交易候选集，如果有相同的交易，该交易就获得一票。在一定时间内，当交易获得超越50%的票数时，则该交易进入下一轮。没有超越50%的交易，将留待下一次共识过程去确认。

(4) 验证节点把超过50%票数的交易作为提案发给其他节点，同时提高所需票数的阈值到60%，反复方法(3)、方法(4)，直到阈值达到80%。

(5) 验证节点把经过80%UNL节点确认的交易正式写入外地的账本数据中，称为最后封锁账本（last closed ledger），即账本最后（最新）的外形。

在Ripple的共识算法中，参与投票节点的身份是事前知道的，因此，算法的效率比PoW等匿名共识算法要高效，交易确实认时间只需几秒钟。这点也决议了该共识算法只合适于联盟链或私有链。Ripple共识算法的拜占庭容错（BFT）才干为（n-1）/5，即可以容忍整个网络中20%的节点出现拜占庭过失而不影响正确的共识。

2. 简图理解模式

共识过程节点交互示希图：

共识算法流程：

（八）POOL验证池共识机制

Pool验证池共识机制是基于保守的分布式一致性算法（Paxos和Raft）的根底上开拓的机制。Paxos算法是1990年提出的一种基于消息传递且具有高度容错特性的一致性算法。过去, Paxos一直是分布式协议的规范，但是Paxos难于理解，更难以完成。Raft则是在2013年公布的一个比Paxos简单又能完成Paxos所解决问题的一致性算法。Paxos和Raft达成共识的过程皆似乎选举一样，参选者需要压服大多数选民(效劳器)投票给他，一旦选定后就跟随其操作。Paxos和Raft的区别在于选举的详细过程不同。而Pool验证池共识机制即是在这两种干练的分布式一致性算法的基础上，辅之以数据验证的机制。

所谓共识，简单理解就是指自己都达成一致的意义。

在区块链中，其实就是一个规则，每个节点都按照这个规则去确认各自的数据，最后保护整个网络的数据库保持一致。

如果以生活中的例子来举例的话，比如明天公司开个会议，但是由于老总不在，需要自己议论决定一个项目做与否。

在这么一个群龙无首的环境中？

如何达成这个一致见地，最后构成一个决策来交给老总呢？这个过程就是需要共识机制发扬作用了。

这时或许就有人建议，自己都发个言，表个态，最后自己进行投票，并且建议人就会把议论发言过程记载，并且最后把举手投票结果注销后，将结果交给老总。

最后根据“如果投赞同票的人数多于支持票的，则项目就开干；否则就不干了”的规则，形成了决定结果。那么这个投票的规则就是共识机制。

在区块链世界外面，由于区块链运行的是一个分布式账本，或许是说分布式数据库，当一个新区块产生时，如何核对区块下面的每一笔账的准确性，让每台电脑上注销的账本都临时保持一致呢？

这就需要一个共识机制的具有了。因此共识机制，就是一套使区块链系统长期保持各个节点的账目（或许说数据）一致的机制，

区块链里，共识是区块链技术里的信任解决方案。

共识，是大家认可的，认可即失效，支持即出局。

就如你经常遵守社区机制，做一些自私自利的事。