区块链共识机制优缺点对比(共5篇)

时间:2019-05-15 06:25:04下载本文作者:会员上传
简介:写写帮文库小编为你整理了多篇相关的《区块链共识机制优缺点对比》,但愿对你工作学习有帮助,当然你在写写帮文库还可以找到更多《区块链共识机制优缺点对比》。

第一篇:区块链共识机制优缺点对比

区块链就是运行在P2P网络上的去中心化账本。我们怎么去在这样的系统中获得信任呢,并且在私有区块链中也是一样的情况。这就是共识机制的来源。

共识保证了区块链上的参与者可以互相信任,并且对下个区块进行验证。共识也确保了网络中的规则被遵守,同时承认在区块链环境下只有一个真理。

根据你使用的区块链种类不同,你需要不同的共识算法来确保区块链上最后的区块能够在任何时候都反应出全网的状态。在本文中,我们会大致说明不同的共识算法。

工作量证明(POW)我们先从比特币和以太坊说起。工作量证明算法需要矿工解决复杂的密码数学难题。所以这是个依赖于算力的游戏。简单说,你将区块中的数据都打包并加密,直到你获得有效的哈希值。

优势:寻找有效的哈希值很困难,但是很容易控制哈希是正确的,所以无法欺骗整个系统。系统可以承受大量节点。

缺点:需要消耗非常多的能源,而且不是很环保。如果有人能控制51%的算力,就会有被攻击的风险。

权益证明(POS)

以太坊正在朝着PoS共识机制改变。下个区块的矿工会基于随机参数,例如他们拥有的代币数量,他们拥有这个代币的时间等等来确定。同时也有其他机制,例如存款证明或者是燃烧证明等等。其实这个很简单,如果节点X有1个代币,节点Y有2个,那么节点Y就会有2倍几率去验证一个区块。

优点:比起工作量证明,更加节约能源。

缺点:更多的安全问题?如果同时在不同的链上工作,也不会有惩罚。这样做,就很难去保证转账的真实性。消逝时间证明(PoET)

消逝时间证明是超级账本锯齿湖项目中使用的共识。每个参与者都需要有个等待时间,来确保安全的程序集。获得最短等待时间的参与者会被选为挖出区块,经过等待时间,挖出区块。

优势:挖出区块的人会一直变化,同样的人每次都不会选择下个区块。劣势:安全程序集是复杂的技术,相对工作量证明来说,更容易进行欺诈。也有中心化的趋势,因为我们必须使用第三方信任机构来确保这个程序集是真的安全。

简化的拜占庭容错算法(SBFT)

在这个算法中,区块验证者是一个知名的机构。例如在整个商业网络中可以是一个监管者。这个区块验证者创造并提出新的区块转账。在SBFT共识中,一定数量的节点一定要接受这个区块,当然这取决于错误节点的数量。在这样的系统中,最少要有2f+1的节点必须要接受商业网络中的新区块,f就是错误节点的数量。

举例来说,我们假设现在系统中有30个参与者,其中包含了5个错误节点。作为需要验证的新区块,11(2×5+1)个节点。

这个错误可以是恶意的,也可能是无效的节点。优点:比工作量证明更快,有更好的扩容性。缺点:有中心化趋势。一个验证者提出下个区块。

权威证明(PoA)适合私有链网络,并且不需要分布式信任体系。原理相对简单:网络中的一些人在满足某些条件之后被认证为验证者,例如身份认证。这些验证者负责维持区块链数据。

优点:非常适合私有链,速度非常快。缺点:牺牲了信任。

结论 我们对区块链世界的共识机制做出了概览,这篇文章只是列举了一部分可能性,当然还有其他可能的共识机制。总体来说,我们可以将这些共识分为3类:

-标准的工作量共识

-基于共识的许可性投票(PoA,SBFT)-基于共识的许可性投注(PoET)

到底选择哪个共识来进行区块链的实施取决于哪类网络和数据。

投注类型的可能更加适合月大型网络。投票类型的可能更适合小型网络,同时将延时降到最小化。

第二篇:区块链金融

区块链金融

一、天弘基金-余额宝的冲击

1月3日,根据天弘基金-余额宝公布的最新统计数据显示,从2016年12月初到2017年1月初,一个月内余额宝的规模增长近400亿元,总规模已突破8000亿元,收益涨幅达32%。同时,余额宝活跃真实用户数超3亿,其中农村用户超过1亿。

蚂蚁金服财富事业部运营总经理、蚂蚁聚宝运营总经理祖国明表示,余额宝增长的原因在于:个人用户的占比超过99%,在三四五线城市和农村地区不断普及,年末奖金、回笼资金存到余额宝。另外,在股市、债市波动的情况下,余额宝近一个月的收益率持续上涨,突破3%,现在是接近5%,也让其成为理想的理财方式。余额宝个人投资者占比高达99%,1000元以下的投资者占比70%,余额宝单日净赎回量从来没有达到1%,“稳定性”超出市场预期。你很难相信,尽管淘宝、支付宝以为其铺垫了客户资源,天弘基金-余额宝诞生仅4年,4年扩张337倍,规模1.43万亿。以1.43万亿元规模超过了招商银行个人全部存款余额。工商银行个人活期存款余额的1.09万亿元。2017年6月30日,余额宝的期末净资产达到1.43万亿元,比去年底的0.8万亿元激增了近80%,占整个货币基金规模的28%。按照目前的增长速度,余额宝在2017年9月底的规模有望超过中国银行2016年全年的个人平均存款余额1.63万亿元。余额宝不仅成为收益率最高、规模最大、用户数量最多、买卖最方便的货币市场基金,创造了中国公募基金业的神话,也造成银行个人活期存款的大量流失。

余额宝为何成功?

1、它对传统货币基金的产品价值进行了充分的挖掘和扩展,通过互联网去覆盖广大的普通用户,把理财服务覆盖到传统的金融体系覆盖不到的人群中,还有那些原来根本没有意识到自己需要理财服务的人群中

2、传统货币基金产品融入生活场景,手机时代带来理财便捷。

余额宝的外部竞争因素:1.、央行活期存款基准利率0.35%,据融360发布的6月份北京地区29家银行存款利率数据显示,在29家银行中,天津银行以0.42%位于活期存款利率排行榜第一; 1年期定期存款利率最高的为包商银行,也仅有2.05%。很显然,与余额宝超过4%的收益率相比,银行存款的吸引力明显不足,对于投资者来说,与将钱存入银行相比,投资余额宝获得收益更高。

二、区块链金融

(一)政策现状

央行1月发布平台试运行公告,数字货币发行时间未确定,因为需要考虑打击投机、洗 黑钱及黑市交易、51%风险等问题。2015年9月,全球银行巨头组建 R3 联盟,成员包括摩根士丹利、高盛等四十多家国际大型金融机构;国内方面,2016年5月成立的金链盟,已集结了包括微众银行在内的60余家金融机构,接下来也将有更多国家级的金融机构参与到区块链应用实际的探索中。2016年12月,李克强签批国务院《十三五国家信息化规划》,将区块链技术提到国家战略,提出数字中国未来五年需要取得显著成效,加强区块链的创新、试验和应用。自16年1月央行明确发行数字货币战略目标开始,开始多批次公开招募相关专业人员,从事研究与开发。截止目前,央行发行法定数字货币的方案以修改四稿。根据中国最大的比特币交易平台火币网联合清华大学五道口金融学院互联网金融实验室、新浪科技发布的《 2014-2016 全球比特币发展报告》显示,截至 2016 年 6 月,区块链行业获得的投资总额已经超过十亿美元。根据wind数据,2016年上半年以来A股就曾经历两次区块链热潮,分别在3月中旬至4月中旬,5月中旬至6月底。

区块链技术是随着比特币的诞生而出现,但并不能简单将二者的概念等同。区块链是比特币的底层技术,但日渐独立于比特币,由于其自身技术的成熟程度与安全性等优点,可以在多个领域发挥作用,应用领域及发展潜力巨大。比特币自2009年诞生以来,目前已拥有超过100亿美元的总市值,日均交易市值最高达到25万美元/人,日交易量峰值达到3500万美元。比特币七年的运行足以证明区块链技术的成熟性与可靠性。

(二)技术简介

简单来说,区块链类似于一个公共信息记录本。“区块链”是一串使用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了过去十分钟内所有网络交易的信息,用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。区块链技术是比特币的底层技术支持,区块链的服务器不是集中在一起,而是分散在数万亿个电脑中,当一项任务生产后,矿工开始工作,率先得出结果的矿工获得比特币奖励。每一个数据块都被封上时间标签,就像信封封蜡,每个数据块按时间顺序链接起来,组成区块链。

(三)就金融领域而言,区块链技术将对不同的机构分别产生怎样影响?

“区块链”技术拥有去中心化、方便快捷、高安全性、成本较低、互相监察验证等优点。而传统中心化的金融体系缺点:

1、银行充当中间人角色,靠银行信誉维持(并不稳定),收取中介费(以国外汇款,100美元手续费,如果小数额汇款非常不划算,swift技术需要等3天到1周的汇款时间钱到账,到账时间不确定,汇款手续繁琐需要半天时间)。这是跨境电商真正的痛点:高昂的手续费和漫长的转账周期,基于区块链技术下的美国第三方跨国汇款手机APP,Abra,2016年7月上线,举例:李磊,美国打工,家庭条件差,父母在国内需每月生活费,过去需要走银行,现在手机对手机转账,软件接收界面类似于滴滴打车,母亲1s钟收到李磊的汇款,选择离家最近的7分钟车程的5星出纳员,7分钟后出纳员敲门,实现数字货币与人民币转换,整个过程不超过20分钟,仅收取2%手续费,从此李磊可以每月汇款而不用担心银行汇款高昂手续费和漫长等待时间。2015年10月,纳斯达克成功搭建区块链证券交易平台 Linq。Linq 是首个基于区块链技术建立的金融服务平台,将作为私人公司股权的管理平台,同时也是纳斯达克私人股权市场的一部分,为企业家和风险投资者提供服务。

2、数据的中心储存:数据的中心存储带来很大风险。

(一)金融、政府:2014年摩根大通遭黑客攻击,8300万个人和中小企业账户信息泄露;2016年黑客DDoS攻击俄罗斯中央银行,盗走20亿卢比);美国联邦政府多次受到黑客攻击。

(二)企业的信息安全漏洞导致用户个人信息泄露。Facebook个人信息的泄露、大型在线应用平台:例,携程、火车票、租房

58、京东、淘宝、微信、微软office软件)的安全又如何。更小实力互联网企业呢?例,wps、ofo、膜拜、高铁买票小助手。当今互联网的世界,远离电子产品几乎不可能,生活、工作、学习都离不开手机微信、电脑软件。

(三)用户价值的无偿实时贡献。我们无时无刻不产生价值,即数据。还记得逛淘宝的商品推荐,逛京东的凑单,淘宝右侧面的推荐栏并不是固定不变的,而是根据消费者的浏览和消费记录,根据购物车智能推送的。携程个人用户的住酒店和飞机火车行程的信息资源、途牛旅游网的个人客户的旅游行程信息、58同城和链家网的租房和二手房买卖信息、婚恋网站的个人信息资源、微信和qq的用户关系网信息、支付宝和余额宝的个人投资偏好和个人经济活动信息。

(四)区块链现状:

诚如此前在上海举行的“2016第二届全球区块链峰会”上众多业界专家所共识的,区块链技术目前还处在非常早期的阶段,离所谓“颠覆”或是“重塑”现有模式还为时尚早。但是,自2015年底以来,区块链技术的确逐步开始有了落地的进展。

首先需要明确的是,区块链基于其技术属性,并不会从根本上撼动以银行为代表的金融机构的商业模式,而是从底层框架着手,以技术为核心力量推动行业发展。英国央行预计会推行区块链架构下的数字货币,而中国央行可能会将区块链代替传统中心化的记账工作,区块链将仅仅承担账户交易的记录和记账职能。

(五)区块链技术实际应用后的优势

1.对银行业而言,支付结算、信用证、票据、跨境支付等领域有望率先展开应用。区块链将使相关业务更高效、更安全。对于支付清算,区块链技术将实现点到点交易,以节约成本。根据麦肯锡报告测算,将使每笔支付节约9美元费用,从26美元减少至15美元。对于票据和供应链金融,区块链技术可以通过减少人力的介入,使渠道更为畅通。据麦肯锡测算,将对于银行节约135-150亿美元运营费用。

2.记账清算优势。区块链可以使银行的基础架构得到优化,中后台业务比如清算和结算可以做很大的改进。因为区块链技术下数据不可篡改,能够提供较强的安全性,同时大大提高清算系统速度,能节省下大量人力。

3.对于证券行业,该技术的应用能够提高交易清算、结算的速度,并显著降低系统性风险以及资本成本。区块链技术可以简化交易后的结算和清算流程,减少需要人工完成的核实工作,实现实时结算和登记的(T+0)。区块链能将效率提升到分钟级别,这能让结算风险降低 99%,从而有效降低资金成本和系统性风险。高盛报告指出,区块链技术可以帮助机构与证券结算公司的协调,为美国每年节约20亿美元左右的成本。

4.对于保险业,区块链技术将击破传统保险理赔难的痛点,点对点的互助保险也将成为现实,资金归集和分配将更加透明化,管理成本大大降低;对于基金行业,将帮助其在清算和结算方面减少人力成本。

5.从长远看,数字货币的发行,将成为央行宏观调控和监测的有力手段,货币流动性的实时回馈,有利于反应市场行情,通过对数字货币的发行量控制,部分或完全代替纸质货币发行量,完成货币市场宏观调控职能,控制通货膨胀。未来数字货币的普及,使得红十字等公共福利机构更加透明,民众数字货币捐赠,带有追踪信息的数字货币经过红十字周转和调配,直接到达贫穷户手机账户上。当然区块链的追踪技术,应用范围远不止这些,涉及食品安全、公司数据块安全、个人网络数据安全(内网、外网黑市交易)、专利保护(音乐、图书、艺术品)。

第三篇:区块链解读

2008 年,在 Zuckerberg 为他正在成长的公司开设了第一家国际总部后不久,第一个对封闭协议时代有意义的挑战的蛛丝马迹出现了。

一名(或一群)神秘的程序员以 Satoshi Nakamoto 的名义给密码学的学术社区成员们的电子邮箱分发了一篇论文。这篇论文被叫做「比特币:点对点的电子现金系统」,在其中,Nakamoto 为一种数字货币概述了一个巧妙的系统,它不需要集中的可信权威来验证交易。

当时,Facebook 和比特币似乎属于完全不同的领域——一个是风投支持下蓬勃发展的社交媒体初创公司,让你分享生日祝福、与老朋友联系,而另一个则是一个不知名的电子邮件列表中的关于加密货币的错综复杂的方案。

但 10 年后,Nakamoto 在这篇论文中提出的想法已经对像 Facebook 这样的互联网巨头的霸主地位构成了最重大的挑战。

比特币的悖论之处在于,它很有可能成为一项真正革命性的突破,同时也是作为货币的一种巨大失败。

正如我所写的那样,在过去的五年里比特币的价值增长了近100,000%,为早期投资者赚了一大笔钱,但也将其标榜为一种极不稳定的支付机制。而创造新比特币的过程也被证明需要惊人的能量消耗。

历史充满了新技术的故事,而最后这些新技术的最初应用与最终用途已经没什么关联了。所有对比特币作为支付系统的关注,可能同样会被证明是这样的一种干扰,是技术领域里会丢了西瓜的「芝麻」。

Nakamoto 在最初的宣言中把比特币定位为「点对点电子现金系统」,但在它的核心,他(或她或他们)提出的创新其实具有更一般的结构,这个结构有两个关键特征。

首先,比特币提供了一种证据,证明你可以创建一个安全的数据库——区块链——分散在成百上千的计算机上,而没有一个权威机构来控制和验证数据的真实性。

其次,Nakamoto 设计了比特币,以使维持分布式账本的工作本身就能得到少量的、越来越稀有的比特币支付。如果你将你计算机处理能力的一半投入到帮助比特币网络完成计算——从而抵御黑客和骗子——你就得到了一小块比特币。Nakamoto 设计了这个系统,这样比特币就会随着时间的推移变得越来越难以获得,从而确保了系统中一定数量的稀缺性。如果你在早期帮助比特币保持数据库的安全,你将比后来的人赚更多的比特币。这个过程被称为「挖矿」。

基于我们理解的目的,请忘记一切关于比特币热的其他事情,就记住这两件即可:

Nakamoto 带来这个世界的是一种能在数据库没有管理员的情况下对内容达成一致认可的方法,以及一种不通过正式工资或是分得股权就能奖励那些帮助使数据库变得更有价值的人们的方法。这两种想法一起解决了分布式数据库问题和资金问题。

突然之间,一种在 Facebook 和 Twitter 的幼年时期不存在的,支持开放协议的方法出现了。

这两个功能现在已经被复制到了数十个受到比特币启发的新系统中。其中一个系统就是以太坊,这是 Vitalik Buterin 在他 19 岁时在一篇白皮书中提出的。以太坊确实有它的货币,但是以太坊的设计核心并不是为了方便电子支付,而是要让人们在以太坊区块链上运行应用程序。

目前,有数百个以太坊应用程序正在开发中,从预测市场到 Facebook 的克隆,再到众筹服务。几乎所有的产品都处于内测前阶段,还没有准备好供消费者使用。尽管应用程序处于萌芽状态,但以太货币已经出现了微型比特币泡沫,很可能为 Buterin 带来巨额财富。

Juan Benet 的 Filecoin 系统将依赖于以太坊技术,并奖励那些使用它的 IPFS 协议,或者帮助维护它所需要的共享数据库的用户和开发人员。协议实验室正在创建自己的加密货币,也称为 Filecoin,并计划在未来几个月在公开市场上出售部分 Filecoin。(在 2017 年的夏天,该公司通过向认证投资者提供 Benet 所说的代币「预售」,在头 60 分钟内筹集了 1.35 亿美元。)

许多加密货币首先是通过一种被称为「首次硬币发行(I.C.O)」的程序向公众供应的。这 I.C.O.的缩写形式是故意在呼应定义了上世纪 90 年代第一次互联网泡沫的「首次公开发行(I.P.O.)」。但两者之间有一个关键的区别。投机者可以在 I.C.O.中买入,但它们并不是像在传统的 I.P.O.中那样购买私人公司的股权及其专有软件。之后,数字货币将继续被创造出来以换取劳动力——在 Filecoin 的情况下,也就是指那些帮助维持 Filecoin 网络的人们。帮助改进该软件的开发人员可以获得这些 Filecoin,普通用户也可以通过提供多余的硬盘空间来扩展网络的存储容量以获得 Filecoin。Filecoin 是一种信号,表明某人在某个地方为这个网络增加了价值。

像 Chris Dixon 这样的倡导者已经开始用「代币(tokens)」而不是硬币(coins)来指代这种劳动力交易中的补偿,以强调这样的技术并不一定是为了破坏现有的货币系统。

「我很喜欢这个代币的象征意义,因为它很清楚地表明它就像一个电玩城。」他说,「你去游乐场玩,在那里你可以使用这些代币。但我们并不是要取代美国政府。它不是真正的货币;它是一种在这个世界里的伪货币。」

MetaMask 的创始人 Dan Finlay 也响应了 Dixon 的观点。他说:「对我来说,最有趣的是我们已经开始规划新的价值体系。他们根本不需要模仿像金钱这样的现有体系。」

无论真假,I.C.O.的想法已经激发了大量的影子发售,其中一些是由不太可能是区块链狂热者的名人代言的,比如 DJ Khaled、Paris Hilton 和 Floyd Mayweather。

在一篇发表于 2017 年 10 月的博客文章中,联合广场创业公司的创始人以及区块链革命的早期倡导者 Fred Wilson 强烈反对 I.C.O 的扩张。「我讨厌它,」威尔逊写道,并补充道大部分的 I.C.O.都「是诈骗。而那些在社交媒体上为此站台的名人和其他人的这种行为很糟糕,可能已经违反了证券法。」

对于 I.C.O.——以及已经发行的比特币和以太币——兴趣的激增,可能最引人注目的就是有多少金融投机活动已经被吸引到了那些实际上没有被普通消费者采用的平台中去。

至少在上世纪 90 年代末的互联网泡沫时期,普通人的确在亚马逊上买书,或者在网上阅读报纸;那时有明确的证据表明,网络将会成为主流平台。而如今,炒作周期已经被加速到,数十亿美元正在追逐一项几乎除了密码学专家以外无人能理解的技术,更不用说只有多少人真的在使用了。

六 为了讨论清楚,让我们假设炒作是必要的,而且像以太坊这样的区块链平台成为了我们数字基础架构的基础部分。那么一个分布式的分类账和象征性的经济将如何挑战一个科技巨头呢?

Fred Wilson 在联合广场风险投资公司(Union Square Ventures)的合伙人 Brad Burnham 提出了一个围绕另一家科技巨头的设想。去年,这家公司与监管机构和公众舆论发生了冲突——优步(Uber)。

「优步基本上只是司机和乘客之间的协调平台,」Burnham 说,「是的,它确实很有创意,一开始就有很多功能来减少司机是否会来的焦虑,还有地图,以及很多值得夸赞的东西。」

但当优步等新服务迅猛发展时,市场就有了巩固一个领导者的强大动力。事实上,越来越多的乘客开始使用优步 app 吸引了更多的司机,而这反过来又吸引了更多的乘客。人们在优步上绑定了信用卡;他们已经安装了应用程序;在路上也有更多的优步司机。因此,尝试其他竞争对手服务的转换成本最终会变得令人望而却步,即使首席执行官似乎是一个混蛋,或者理论上来说消费者应该更喜欢一个有十来个优步的竞争市场。

Burnham 说:「在某个时候,围绕协调的创新变得越来越没创意。」 区块链世界提出了不同的建议。想象一下,一些像协议实验室这样的团体决定在堆栈中添加另一个「基本层」。

正如 GPS 给我们提供了一个发现和分享我们位置的方法一样,这个新协议将定义一个简单的请求:我在这里,想去那里。分布式账簿可能会记录所有用户过去的旅行、信用卡、最喜欢的地点——所有优步或亚马逊这样的服务商用来锁定客户的元数据。为了方便论证,把它叫做「交通(transit)」协议。

将「交通」请求发送到互联网的标准将完全开放;任何想要构建应用程序来响应该请求的人都可以免费使用。城市可以建立「交通」应用程序,允许出租车司机提出请求。而自行车共享组织,或者人力车夫也可以这样做。

第四篇:区块链调研

区块链调研报告

区块链技术在各行业中穿插使用,新名词、新技术、新产品,给客户带来一定困扰,产品有时甚至因为这些细节问题的影响而失去客户。

我们对国内外一共84家区块链及相关公司进行了调研。其中13家国外公司和71家国内做的较早、较好的区块链公司。国外13家公司中有5家有FAQ系统,国内71家公司中只有13家有FAQ系统,在这有FAQ的13家公司中,有7家的FAQ系统形同虚设,不能满足用户需求。

微位科技

Vechain

Bitbank

有较完善的FAQ

云知科技

比特大陆

有较完善的FAQ

火币网

比特币交易网

有FAQ,但无法实现引导客户和推出产品的目的。

金股链

布比

有较完善的FAQ

众享比特

云象区块链

银链科技

巴比特

有FAQ,但形同虚设。

优权天成

有FAQ,但不能起到引导客户的作用。

嘉楠耘智

网录科技

保全网

Qtum

优识云创

有较完善的FAQ.天德科技

中链科技

太一云科技

数矩科技

公信宝

好扑

布萌

能链众合

房易信

库神

有单一的FAQ,没有建立一套知识库,库神有一套较为完善的FAQ,可以使用户对产品的了解需求在很大程度上得到满足。

纸贵科技

数贝荷包

易保全

易保全有一套QA系统,列出了常见问题的回答,但是并不能完全满足用户需要。

印链

趣链

信和云

塔链

秘猿科技

金丘科技

雷盈

复杂美

信数链

众安科技

分布科技

赛智区块链

格格积分-超级区块链

摩令技术

智能坊有FAQ系统,列举出常见的九个问题,但是FAQ系统很难找到,用户体验一般,且FAQ并不全面。

万向区块链

根源链

牛比特

牛比特有知识库和常见问题的设置,但是形同虚设,用户几乎无法检索到任何有用的信息。

万物链(Lot chain)

朝夕区块链

灵钛

魔链

Asch

Asch有一套完整且用户体验较好的FAQ,能够实现引导客户和产品推广的目的。

超级区块链

边界智能

壹金链

区块宝

BTC123

北斗链

海星区块链

深脑链(DeepBrain chain)

链上科技

铂链

Onchain

矩阵元

区块达客

Ailink

好朴区块链

Oklink

有完善的FAQ系统和知识库。

瑞链

ICODROPS:

第五篇:区块链中五种常见共识算法 你知道几个?

区块链中五种常见共识算法 你知道几个?

区块链是一种去中心化的分布式账本系统,可以用于登记和发行数字化资产、产权凭证、积分等,并以点对点的方式进行转账、支付和交易。区块链系统与传统中心化系统相比,具有公开透明、不可篡改、防止多重支付等优点,并且不依赖于任何的可信第三方。

由于点对点网络下存在较高的网络延迟,各个节点所观察到的事务先后顺序不可能完全一致。因此,区块链系统需要设计一种机制对在差不多时间内发生的事务的先后顺序进行共识。这种对一个时间窗口内的事务的先后顺序达成共识的算法被称为“共识机制”。

在区块链这样的分布式账本系统中,保障整个系统的安全性和适应性十分重要,这也是共识算法出现的根本原因。那么,区块链中常见的共识算法都有哪些呢?

1、POW:Proof of Work,工作量证明

POW是比特币在Block的生成过程中使用的一种共识算法,也可以说是最原始的区块链共识算法了。POW工作量证明,简单地理解就是,通过一份证明来确认做过一定量的工作。

在比特币系统中,得到合理的Block Hash需要经过大量尝试计算。当某个节点提供出一个合理的Block Hash值,说明该节点确实经过了大量的尝试计算。

这种工作量证明的形式,在我们日常生活中也十分常见。比如驾照,能拿到驾照,说明你已经进行过为期几个月甚至几年的练车和考试;再比如现在很火的吃鸡和王者荣耀游戏中的K/D(Kill/Death)和胜率,分值越高证明你越厉害,同时也说明你进行了大量的游戏练习和技巧学习。

2、POS:Proof of Stake,权益证明

由于POW机制存在消耗算力巨大、交易确认时间较长,挖矿活动集中容易形成中心化等缺点,便演进出了POS权益证明。POS简单来说,就是一个根据持有数字货币数量和时间来分配相应利息的制度,类似平时我们在银行中存款。

基于权益证明共识的区块链系统中,参与者的角色是验证者Validator,只需要投资系统的数字货币并在特定时间内验证自己是否为下一区块创造者,即可完成下一区块的创建。下一区块创造者是以某种确定的方式来选择,验证者被选中为下一区块创造者的概率与其所拥有的系统中数字货币的数量成正比例,即拥有300个币的验证者被选中的概率是拥有100个币验证者的3倍。

在POS模式下,有一个名词叫币龄,每个币每天产生1币龄。比如你持有100个币,总共持有了30天,那么,此时你的币龄就为3000。这个时候,如果你验证了一个POS区块,你的币龄就会被清空为0,同时从区块中获得相对应的数字货币利息。这下就很有意思了,持币有利息。并且由于POS是在一个有限的空间里完成,不是像POW那样在无限空间里寻找,因此无需大量能源消耗。

3、DPOS:Delegated Proof of Stake,授权权益证明

DPOS最早出现在比特股中,又称受托人机制,它的原理是让每一个持有比特股的人进行投票,由此产生101位代表。我们可以将其理解为101个超级节点或者矿池,而这101个超级节点彼此的权利完全相等。

从某种角度来看,DPOS有点像是议会制度或人民代表大会制度。如果代表不能履行他们的职责(当轮到他们时,没能生成区块),他们会被除名,网络会选出新的超级节点来取代他们。DPOS的出现最主要还是因为矿机的产生,大量的算力在不了解也不关心数字货币的人身上,类似演唱会的黄牛,大量囤票而丝毫不关心演唱会的内容。DPOS通过其选择区块生产者和验证节点质量的算法确保了安全性,同时消除了交易需要等待一定数量区块被非信任节点验证的时间消耗。通过减少确认的要求,DPOS算法大大提高了交易的速度。通过信任少量的诚信节点,可以去除区块签名过程中不必要的步骤。

4、PBFT:Practical Byzantine FaultTolerance,实用拜占庭容错 PBFT意为实用拜占庭容错算法,该算法由Miguel Castro(卡斯特罗)和Barbara Liskov(利斯科夫)在1999年提出来,解决了原始拜占庭容错算法效率不高的问题,将算法复杂度由指数级降低到多项式级,使得拜占庭容错算法在实际系统应用中变得可行。

PBFT是一种状态机副本复制算法,即服务作为状态机进行建模,状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。每个状态机的副本都保存了服务的状态,同时也实现了服务的操作。

将所有的副本组成的集合使用大写字母R表示,使用0到|R|-1的整数表示每一个副本。为了描述方便,假设|R|=3f+1,这里f是有可能失效的副本的最大个数。尽管可以存在多于3f+1个副本,但是额外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。

5、RAFT,一致性共识算法

RAFT算法包含三种角色,分别是:跟随者(follower),候选人(candidate)和领导者(leader)。集群中的一个节点在某一时刻只能是这三种状态的其中一种,这三种角色可以随着时间和条件的变化而互相转换。RAFT算法主要有两个过程:一个过程是领导者选举,另一个过程是日志复制,其中日志复制过程会分记录日志和提交数据两个阶段。RAFT算法支持最大的容错故障节点是(N-1)/2,其中N为集群中总的节点数量。

国外有一个动画介绍RAFT算法介绍的很透彻,有兴趣的朋友可以结合动画更好的理解下RAFT算法,这里不再做过多介绍。动画链接地址:thesecretlivesofdata.com

http://

/raft/上述是目前主要的区块链共识算法,当然还有其他算法,比如POET:Proof of Elapsed Time流逝时间量证明,Ripple Consensus瑞波共识机制等。

每种算法,各有千秋,在特定环境下和时间段上被采用都有各自的考虑和意义。对不同的区块链应用场景而言,适合的算法即为最好的算法。

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