POS:共识机制，区块链的价值与灵魂

怎么才能在区块链分布式系统中更高效地达成共识，保障区块链系统的正常运行？共识机制在其中起到了决定性的作用。

作为区块链技术的核心元素，共识机制的设计决定了整个系统的可扩展性、安全性和去中心化的程度，也决定了系统能否承载更多、更复杂的应用，以及是否能适应更广泛的应用范围。

比特币的成功吸引了大量的关注，其共识机制也引来了众多模仿者。一些人试图对其进行完善，还有另一些人希望对它进行全面革新。

POW工作量证明

比特币使用的是POW工作量证明机制，其后来者以太坊、莱特币也采用同样的共识机制。POW需要进行大量的计算，以算出系统给出的数学难题。具体来说就是，计算出新区块的hash值，并且这个hash值要小于某个数，而且计算难度每过一段时间就会调整，以应对全网算力的变化，用来平衡生成一个区块所需的时间。

北京政府要求超前布局区块链，加快共识机制、分布式存储和跨链协议等技术突破:8月3日，中共北京市委办公厅、北京市人民政府办公厅向各区委、区政府、市委各部委办、市各国家机关、各国有企业、各人民团体以及各高等院校印发《北京市关于加快建设全球数字经济标杆城市的实施方案》通知，通知指出，要超前布局区块链，围绕区块链高性能、安全性、隐私保护、可扩展性等方向，加快共识机制、分布式存储、跨链协议、智能合约等技术突破，实现大规模区块链算法性能关键技术突破，以及通过汇聚激活超大规模的数据要素资产，率先建设数据原生的城市基础设施，集中建设开放互联的国际数据枢纽等来打造全球领先的数字经济新体系。（北京市人民政府官网）[2021/8/3 1:31:22]

尽管POW是非常公平和安全的共识机制，但它巨量的计算会消耗大量的能源，并造成环境污染。国际能源署2016年的数据显示，加密货币挖矿每年消耗的能源相当于希腊、以色列、智利、捷克等国的能源消耗水平。此外，加密货币挖矿行业每年产生的二氧化碳排放量，保守估计也要超过纽约到洛杉矶30多万次航班飞行的二氧化碳排放量。

动态 | Blockstack发布新共识机制PoX 允许Stacks利益相关者进行交互:2月6日，Blockstack发布一种新的共识机制转移证明(PoX)。PoX下的矿工不依靠自己的工作证明，而是提交在生态系统中流通的比特币（BTC）。该系统将在Blockstack提议的Stacks 2.0区块链中使用，该区块链将于2020年晚些时候发布。转移证明机制旨在提高比特币的安全性，同时允许Stacks生态系统中的利益相关者之间进行复杂的交互。（Cointelegraph）[2020/2/13]

POS权益证明

POS权益证明机制解决了POW工作量证明机制能源浪费的问题，通过持有Token的数量和时长来决定获得记账权的机率。相比POW，POS避免了挖矿造成大量的资源浪费，缩短了各个节点之间达成共识的时间，网络环境好的话可实现毫秒级，对节点性能要求低。

以太坊新共识机制代码准备接受审查:以太坊开发者上周五表示，用于更改以太坊共识机制的代码已准备好接受审查。被称为Hybrid Casper FFG的以太坊改进提案EIP 1011将迈出从能源密集型挖矿流程转向更绿色的方式的第一步。[2018/4/23]

但POS的缺点同样明显，持有Token多的节点更有机会获得记账权，这将导致“马太效应”，富者越富，破坏了区块链的去中心化。

DPOS委托权益证明

DPOS委托权益证明与POS原理相同，其主要区别在于，DPOS的Token持有者可以投票选举代理人作为超级节点，负责在网络上生产区块并维护共识规则。如果这些节点未能履行职责，将投票选出新的节点。

DPOS算法由DanLarimer于2014年提出，并被EOS、Tron、Bitshares等项目采用，其每秒处理的交易量比POS更高，能源消耗较少，但由于记账权集中在一小部分节点手中，因此它也倾向于中心化。

POA权威证明

POA不是一种独立的共识算法，而是POW和POS混合的算法，目前有唯链、欧链等采用了POA共识机制。

POA节点之间无需进行通信即可达成共识，因此效率极高。并且它也能很好地对抗算力攻击，安全性较高。但是POA需要一个集中的权威节点来验证身份，这就意味着它会损害区块链的去中心化，这也是在去中心化和提高效率之间的妥协。

PBFT拜占庭容错算法

PBFT模型是建立在工作量证明基础之上的另一种共识机制，这个概念本身比POW早了十年。它在20世纪90年代后期被提出，旨在抵御恶意节点破坏网络的风险，使用PBFT的风险很低，并且信任与资产所有权完全脱钩。

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等采用。

上述几例只是所有共识机制中常见的一部分，它们经过时间的验证，已经被各种区块链项目采用，但在某种程度上共识机制的发展都是为了解决POW和POS的缺陷，也就是为了在区块链“不可能三角”——去中心化、可扩展性、安全性之间达到平衡。毕竟，区块链从根本上提供的是去信任的系统，安全和权力下放是一开始建立信任的关键，可扩展性则是系统可用性的决定因素。

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