区块链常见的共识机制

在公元1000年，拜占庭帝国派10支军队攻打一个强敌，将敌人的城市包围。由于10支军队分散在城市的四周，相互之间只能依靠通信来协商是进攻还是撤退。敌人实力强大，只有6支以上军队同时进攻时，拜占庭帝国才能获胜。现在困扰将军们的问题是：如果10个将军中有叛徒，如何保证谎叛徒传递的假信号不影响整体决策，保证同时进攻的军队大于6支？

      这就是著名的拜占庭将军难题。如果我们把这个问题映射到区块链中，拜占庭将军相当于区块链中千千万万个的分布式节点，若系统中某些节点发送错误的信息，如何保证区块数据有效性不受影响？

      此时我们需要共识机制来保证整个系统能有效运行，各个节点诚实记账。区块链中的共识机制有很多种，常见的是工作量证明共识机制（Proof of Work，简写为PoW），权益证明共识机制（Proof of Stake，简写为PoS）和股份授权证明共识机制（Delegated Proof of Stake，简写为DPoS）。

1、工作量证明共识（PoW）

工作量证明共识（PoW）：通过评估你的工作量来决定你获得记账权的机率，工作量越大，就越有可能获得记账机会。比特币就是PoW的经典应用。

优点：算法简单，容易实现；节点间无需交换额外的信息即可达成共识；破坏系统需要投入极大的成本，安全可靠；完全分布式，节点自由进出。
缺点：挖矿造成了大量的能源浪费；区块的确认时间难以缩短，共识达成周期长；容易产生分叉。

2、权益证明共识（PoS）

     权益证明共识（PoS）：通过权益持有量的多少和持有时间的长短，来评估能否获得记账权。简单来讲就是，你持有的代币越多，持有时间越长，你获得记账权的可能性越大。最早采用PoS的是未来币（NXT）。

优点：一定程度上减少了数学运算带来的资源消耗，性能得到了相应的提升。
缺点：拥有权益的参与者未必希望参与记账；实现较为复杂；中间步骤较多，容易产生安全漏洞。

3、股份授权证明共识（DPoS）

   股份授权证明共识（DPoS）：DPos和PoS原理相同，它是PoS的升级版，最早出现于比特股（BTS）社区，比特股将代币持有者称为股东，股东选出代表轮流来记账和验证，就像我们选人大代表代替发言一样，被推选出的代理节点按照时间表轮流获得记账权。EOS也是采用的DPoS。

优点：大幅缩小参与验证和记账的节点数量，缩短了达到共识的时间，可以达到秒级的共识验证。
缺点：实现较为复杂；对于坏节点的处理存在诸多困难，社区选举不能及时有效的阻止一些破坏节点的出现，给网络造成安全隐患。

      区块链中除了上面常见的三种共识机制，还有投注共识、 瑞波共识机制（Ripple Consensus）、Pool验证池、实用拜占庭容错、 授权拜占庭容错、Paxos算法等等。没有任何一种共识机制是完美的，更没有任何一种共识机制可以解决所有问题，适用于所有场景。区块链现在处于蓬勃的发展期，相信在过几年技术越来越成熟之后，会有更先进的共识机制。