一文读懂共识机制

共识机制是区块链的核心问题，所有区块链都会采用一种共识机制来使得去中心化网络能够同步。毫不夸张的说，在区块链领域内，一切都是围绕共识运转的。共识机制之于区块链，就如同法律之于国家一样的存在。那么，共识机制究竟是什么？

所谓共识机制，是分布式系统中的一个过程，用于在涉及多个不可靠节点的网络中，在所有节点之间实现数据一致性并对某个提案达成一致的协议。不同的共识机制各自有其优缺点。现在主要根据安全性，可扩展性，TPS性能，以及资源消耗来判定一款共识机制的优劣。

尽管现在区块链项目如过江之鲫，但主流的共识机制总结起来却不外乎几种，下面我们一一分析道来，相信大家看完，会对共识机制有一个自己的认识。

最普遍的共识机制便是PoW和PoS。

PoW （Proof of work）即工作量证明机制，PoW机制是比特币等需要挖矿币种的通用机制，对于重复性小概率事件来说，出示结果同时就证明了工作量。具体到应用，就是工作越多，收益越大。

这种思想被广泛地使用在我们的生活中。比如近期火爆的“吃鸡”游戏（绝地求生），不考虑外-挂的前提下，玩家在一场游戏中成功活到最后的概率很小，如果一个人最近“吃鸡”的次数非常多，那基本能证明他的实力，大概率靠的不是运气。

再或者关于运动技巧的掌握，通常也是一种工作量证明。一个三分球精准的篮球投手，一定付出了大量的时间去练习投篮，因为工作量与技能的熟练程度是正相关的。

PoS（Proof of stake）即股权证明机制，与PoW不同，PoS币是不需要挖矿的，它会在创世区块内写明股权证明，直接证明你拥有的份额。简而言之，就是你拥有1%的股权，和PoW中你拥有1%的算力的效果是一样的。

两种机制在保障安全上各有独到之处。

在PoW机制中，由于获得激励的概率大体等同于占有的算力，此时撒谎的收益显著低于诚实挖矿。在这个机制下，比特币的安全主要取决于挖矿者，而与持有者没有关系。

而PoS的安全机制则在于股东不会杀死自己的钱，在这个机制下，不占有PoS股权的人无法对链本身构成威胁，其安全取决于持有人，和其他因素无关。

无论是PoW还是PoS都不完美。前者是一种赢者通吃的游戏，并会导致大量的算力被浪费，而后者根本就是不公平的，少数人获得大量成本极低的加密货币，新获得PoS的能力受到已持有PoS的绝对限制。

在PoS机制基础上又诞生了DPoS机制。它和PoS原理上类似，区别就在于前面这个D，这类似于董事会投票。以EOS为例，所有持币地址投票共选出21个超级节点来行使记账权，如果在规定时间内记账失败，网络会选出新的节点来取代他们。

这样做的优点是大大减少了参与验证和记账的节点数量，比特币出块时间为十分钟，而EOS宣称形成共识速度可达秒级。

但缺点是去中心化程度不够，只能算是弱中心化，算不上真正意义的去中心化。另外，绝大多数的持币人根本不关心投票，也缺少投票所需的时间，经验和技能。

PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）即实用拜占庭容错算法，它主要依据法定多数的决定，一个节点代表一票，以少数服从多数的方式实现了拜占庭的容错演算。

优点在于保证灵活性和安全性的前提下最大允许(n-1)/3故障节点的容错性，缺点是当有1/3或以上记账人停止工作后，系统将无法提供服务。