解析区块链共识机制：原理、分类与算法详解

区块链的共识机制

一、区块链共识机制的目标区块链是一种分布式数据库，也称为分布式账本。
与传统的中心化数据库不同，区块链技术允许数据库存储在全球数千台计算机上，并通过点对点网络进行同步。
区块链是由包含交易信息的区块有序连接而成。
区块链共识机制的目标是确保分布式系统所有节点中的数据完全相同，并就特定提案（例如交易记录）达成共识。
然而，由于分布式系统中引入了多个节点，导致系统出现各种复杂性。
解决分布式系统的各种边界条件和突发事件使得分布式一致性问题更加难以解决。
2、区块链共识机制的分类解决分布式一致性问题的难度导致了多种共识机制的出现，每种机制都有自己的优缺点，适合不同的环境和问题。
典型的共识机制如下：1.工作量证明（PoW）工作量证明机制2.权益证明（PoS）权益证明/权益机制3.委托权益证明（DPoS）共享认证机制证明4.实用拜占庭容错（PBFT）实用拜占庭容错算法5.DBFT(DelegateByzantineFaultTolerance)承认拜占庭错误的算法6.SCP(StellarConsensusProtocol)恒星共识协议7.RPCA（Ripple协议共识算法）Ripple共识算法8.矿池验证池共识机制每种共识机制都有特定的应用场景、优缺点。
例如，PoW适合公链，而PBFT和DBFT主要适合私有链和联盟链。
SCP和Ripple共识算法适合特定的应用场景。
三、共识机制详细介绍1.PoW(ProofofWork)工作量证明机制-基本介绍：网络中的每个节点使用SHA256哈希函数计算区块头的哈希值，不断变化，直到目标值已达到。
-应用示例：比特币、莱特币、以太坊（前3步）-优点：完全去中心化-缺点：资源浪费、共识效率低2.PoS（ProofofStake）权益/权益证明机制-基本介绍：要求很多我们相信那些拥有正币的人攻击网络的可能性较小。
-应用示例：Peercoin、Futurecoin-优点：节能，提高效率-缺点：挖矿成本接近0，可被攻击3.DPoS（DelegateProofofStake）共享审批认证机制-基本介绍：通过选举代表并验证创建专区区块。
-应示例：比特股-优点：通过大幅减少参与验证记账的节点数量，提高交易效率-缺点：依赖代币的投票积极性较低4.PBFT（PracticalByzantineFaultTolerance）实用拜占庭容错算法-基本介绍：最终通过信息交互和区域一致三个阶段得到一致的结果。
-应用示例：HyperledgerFabricv0.6-优点：严格的数学证明，保证输出一致-缺点：中心化程度高5.DBFT（DeleatedByzantineFaultTolerance）认可的拜占庭容错算法-基本介绍：基于PBFT，有专业的记账“”。
这是指“超级节点”和不参与记账的普通用户。
-应用示例：NEO-优点：系统不受无法履行职能的领导者的影响保护-缺点：中心化程度高6.恒星共识协议（SCP）恒星共识协议-基本介绍：基于联邦拜占庭协议，可以同时去中心化并实现拜占庭容错。
-应用示例：Stellar-优点：去中心化、拜占庭容错-缺点：具体应用场景受限7.RPCA(RippleProtocolConsensusAlgorithm)瑞波共识算法-基本介绍：基于互联网的开源支付协议，共识达成发生在验证节点之间。
-应用示例：Ripple-优点：效率高，交易确认速度快-缺点：仅适用于联盟链或私有链8.Pool验证池共识机制-基本介绍：基于传统分布式共识算法（Paxos和Raft）开发，辅助数据包括验证机制。
-应用示例：具体应用场景有限-优点：效率高、容错能力强-缺点：具体应用场景有限总结区块链共识机制的目标是保证分布式系统中所有节点上的数据完全相同。
该提议获得同意。
不同的共识机制适用于不同的环境和问题，每种机制都有其独特的优点和缺点。
选择合适的共识机制应根据具体的应用场景和需求来确定。

分布式共识包含哪三种方法？

分布式通信涉及哪三种方法？

什么是PoW、PoS和DPOW？

说到区块链，我们不可避免地会谈到通信机制。
如果不了解区块链共识机制，就无法理解区块链的真正含义。
那么，我们来了解一下今天的区块链共识机制吧？

沟通的方式是什么？

什么是协议？就拿“相互理解”的字面意思来说吧。

共识只是一组成员就特定问题达成的协议。

我们知道信仰是社会运作的一个主要问题。
建立信用体系。
后来支付宝芝麻信用就涉及到了生活的很多方面，比如信用卡额度高，芝麻信用高，可以出国免签。
我们正在享受信用给我们带来的便利。

区块链是一个去中心化的系统，区块链的共识主要是关于谁构建区块以及如何维护区块的完整性。

区块链共识机制的目标是让所有诚实节点保存区块链的一致视图，同时满足两个属性：

1）一致性：所有诚实节点保存一条区块链类前缀完全相同。

区块链的可信性主要体现在区块链中的分布式用户不需要信任任何其他交易方，也不需要信任中心化的组织。
要信任区块链协议下的软件，系统可以理解交易。

沟通的方式是什么？什么是PoW、PoS和DPOW？

沟通的重要性？

在分布式系统中，许多主机组成一个异步通信的网络集群。
在这种不对称系统中，国家必须在主机之间进行通信，以确保每个主机达成一致的领土协议。
错误消息可以在异步系统中出现和传播，因此必须在不可信网络中默认定义容错协议，以确保每个主机达成安全可靠的状态共识。
共识方法的诞生。

这种信心的基础是区块链的共识它是一种机制（协议），即在相互依存的市场中，每个节点达成一致的充要条件必须是每个节点都考虑的。
他们为了自身利益最大化，独立、忠实地遵守协议中设定的条件，判断每条记录的准确性，最终将真实的记录记录在区块链中。
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也就是说，如果节点有独立的利益，并且相互竞争，这些节点不可能合谋欺骗你，这就是节点存在的时候。
当涉及到公众信任时尤其如此。
区块链技术利用基于共识的数学算法在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术支持而不是中心化的信用机构创造新的信用。

当今区块链中的多种通信机制简介

区块链上的通信机制有很多种，但没有一种机制适合所有应用。

PoW工作量证明

整个系统中的各个节点以竞争的方式向整个系统提供算力（称为算力），大多数都是基于像比特币这样的货币。
和LTC工作时。
战俘方法。

优点

完全去中心化的节点可以自由进出，算法简单，只要是算力，很容易实现破坏系统的高昂成本。
网络的破坏者不超过网络总算力的50%，网络的交易状态就可以被破坏

缺点

这是最大的缺点。
想要缩短区块的验证时间是很困难的，适合商业应用的新区块链必须找到不同的哈希算法，否则就会面临比特币算力攻击，对节点性能和网络环境要求很高，容易出现分叉。
等待多次验证，你无法到达最后阶段。
协议

PoS权益证明

也称为权益证明，类似于将资产存入银行。
是吗。
以及何时持有加密货币利息。

优点

节点性能要求低，共识时间短

缺点

最终不一致，需要检查点机制。
最终补偿

DPOW委托验证

DPOW是PoS的演进解决方案在传统PoW和PoS中，任何新添加的区块都必须得到全网所有节点的批准。
验证极大地影响效率。

DPoS类似于现代董事会的投票制度，选举代表进行投票并做出决策。
选定的n个计算节点负责创建新区块、验证、签名和联合控制，这大大减少了出块和验证所需的时间和计算能源成本。

优点

大大减少了参与认证记账、二次共识验证的节点数量

缺点

牺牲了概念分布式去中心化不适合公链

PBFT实用拜占庭容错

实用拜占庭容错是一种使用“权限投票，少数派”的方法。
采用“多序”共识方式选择领导者并进行记账，具有拜占庭容错、强控制节点参与、许可分类能力、高性能、低能耗、每轮记账完成等特点。
它选举网络中33%的所有节点作恶的领导者，33%的容错率是实用的拜占庭容错，特别适合区块链应用。

好处

加密化的存在及其奖励机制产生了马太效应，使得社会上的穷人更穷，富人的协议效率更高。
>当系统中只有33%的节点保持运行时系统停止工作

启用dBFT的拜占庭容错

这种方法使用公平性来选择账本，然后记录账本的协议会计师通过拜占庭容错算法已经达到了。
允许的拜占庭容错方法的要点是在高水平上保证系统的最终性，从而使区块链能够财务状况可能有利。

好处

专业簿记员可以容忍任何类型的错误。
>

缺点

三点：一个或多个簿记员停止工作后，当第三个或更多簿记员一起工作时系统可能会崩溃。

身份验证池

>传统的分布式一致性技术，加上数据认证机制。

优点

无需加密即可工作。

缺点

去中心化程度不如比特币，更适合多方参与的去中心化商业模式。

Paxos

这是一种传统的分布式共识算法和基于领导者选择的共识机制。
领导节点拥有绝对权限，允许强控制节点参与，性能高，资源消耗低。
所有节点一般都有离线准入机制，但邪恶节点在选择过程中是不允许的，并且不备容错能力。

Paxos算法中节点分为三种类型：

Proposer：提交提案，等待大家批准后关闭issue。
通常是客户扮演这个角色。

接收者：负责对想法进行投票。
服务器通常扮演这个角色

学生：他被告知案件的结果，并与他们团结一致，不参与投票过程。
它可以是客户端或服务器。

Ripple共识机制

一组节点可以根据特定节点列表创建共识。
共识遵循这些核心成员的“51%权利”，外人没有影响力。
俱乐部是中心化的，所以它仍然是中心化的，如果它开始腐败，股东就无能为力。
与比特币和点点币一样，瑞波币系统排除了股东的投票权，使其比其他系统更加中心化。

点点币

点点币（Peercoin，PPC）是POW工作量证明和POS权益工作量证明方式的结合，旨在将未来货币的结果减少，以及POS系统的安全性。

在区块链网络中，各种由于应用场景不同，设计目标不同，不同的区块链系统采用不同的共识算法。
每个共识算法都不是完美的，都有其优点和局限性。

区块链解决了可信信息的分发和在不可信渠道上转移价值的问题，共识机制解决了如何在分布式环境下保持区块链一致性的问题。

区块链仍处于发展的早期阶段，行业仍面临一些障碍，但社会已经足够认识到区块链的价值，如果我们不采取行动，区块链的发展将永远不会停止。
未来，产业发展一定会找到克服障碍的办法。

共识算法4(BFT)

拜占庭将军问题由LeslieLamport、RobertShostak和MarshallPease在他们的同名论文(1982)中提出。
）。
拜占庭将军问题现在主要指分布式对等网络的节点之间的通信容错问题。
在分布式网络中，不同的计算节点通过交换信息达成共识。
但有时系统中的成员节点可能会出错并发送错误的信息，而用于传输信息的通信网络也可能导致数据损坏。
不可能达成共识，也不可能达成错误的共识。
（参考：BFTWikipedia）

自从拜占庭将军问题提出以来，人们提出了很多算法来解决这个问题。
这类算法一般称为拜占庭容错算法（BFT）。
BFT从20世纪80年代就开始被研究，现在它是一个经过充分研究的概念，并且已经有适合特定应用的算法。

最常见的BFT算法是PBFT（PracticalBFT）。
PBFT由MiguelCastro和BarbaraLiskov于1999年提出。
PBFT算法解决了以往拜占庭容错算法效率低的问题，将算法的复杂度从描述性级别降低到多项式级别，使得拜占庭容错算法在实际系统应用中具有实用性。
PBFT提供(n-1)/3容错能力，同时保证安全性和可用性。
（详情请参见：PBFT）

PBFT之后，许多BFT算法被提出来进一步提高性能或鲁棒性，例如Zyzzyva、ABsTRACTs、Aardvark、RBFT等。
近年来，由于区块链的普及，无数针对区块链应用场景优化的BFT算法不断涌现。
虽然目前来看，PBFT还不能说是最好或者最适合区块链的BFT算法。
但PBFT已经足够了，并且在实际应用中已经非常成熟。

在BFT共识机制中，网络中节点的数量和身份必须是预先确定的。
BFT共识机制无法实现PoW共识机制所实现的功能。
另外，BFT算法不能大量应用，业界普遍认为100个节点是BFT算法的上限。
因此，BFT算法不能直接在公有链中使用，BFT算法的理想条件是私有链和联盟链。
Hyperledgerfabricv0.6采用了业界领先的对等链PBFT，v1.0推出了PBFT的改进版本SBFT。
顺便说一句，在可信环境中，共识算法一般采用传统的分布式共识算法PAXOS或RAFT。

使用公链BFT的一个例外是NEO，它使用DBFT（DelegateBFT）共识机制。
7个共识节点按照DBFT共识策略进行投票。
这些代理节点是随机选择的，并完全部署在项方。
这也是NEO被外界认为高度中心化的原因。
（参考：早期公链明星项目-NEO）

BFT算法与公链的实际结合是基于BFT的PoS共识算法（BFTbasedPoS）。
基于BFT的PoS共识算法的要点是：1、通过锁定虚拟资产，实现网络节点成为区块链系统的验证者（或矿工）。
系统验证者的数量是动态变化的。
其次，系统从现有验证者中随机选择某人作为区块支持者。
第三，系统验证者对区块提案进行投票，投票可能需要多轮才能达成共识。
每个人的投票权重与他们锁定的虚拟资产成正比。

基于BFT的PoS的典型例子是Tendermint（Coos使用tendermint作为共识核心）。

如何实现分布式共识

首先是网络结构，因为如果我们要维护这样一个分布式账本网络结构，我们就不能使用那里的权限。
左边有很多客户结构，我们有一个点对点的网络连接结构，所以通过区块链技术，所有节点在网络上的地位是平等的。

第二个需要具有加密算法的特定数据结构，以确保所有这些交易的数据是真实且不掺假的。

这些交易是用私钥签名的，因此没有人可以篡改签名的私钥。

这样的数据结构，每个交易层面的信息都无法被篡改，但仅仅篡改交易数据还不够，因为交易的顺序往往是相同的。
这非常重要，所以转向一种沟通方式很重要。

区块链的核心是实现分布式通信并维护一致账本的技术。

所有节点必须使用专用时间间隔不断地相互更新，以分隔每次更新。
当所有节点更新其计算并反映相同的值时，就达成共识，并将共识声明具体化并发布在记录中。

认证池方式/POOL认证池方式是基于传统分布式一致性技术和数据认证方式的结合，虽然需要token，但是可以验证二次共识。

以上内容参考：百度百科-分布式通信

区块链如何实现分布式共识

区块链实现分布式共识的关键是建立一套公开、透明、不可篡改的规则机制，让参与节点在共识过程中达成共识。
主要有以下关键技术：1、共识算法：常见的共识算法包括ProofofWork（工作量证明）、ProofofStake（公平性证明）等。
这些算法建立一定的规则，使得参与节点通过竞争算力或权益价值来达成共识。
2、区块链技术的特点：区块链去中心化的特点使得所有节点都拥有相同的信息，平等地参与共识过程。
此外，区块链的不可篡改也保证了共识结果的正确性和不可逆性。
3、链上/链下机制：参与节点在达成共识之前需要经过链上竞争和验证过程，防止恶意节点干扰共识。
同时，为了避免恶意节点的攻击，还引入了链下机制，例如使用加密方法来验证节点的身份和可信度。
总的来说，区块链通过共识算法、区块链的技术特性以及链上/链下机制实现了分布式系统的共识机制，保证了分布式系统的一致性和可靠性。

区块链如何形成共识(区块链共识机制是什么)

区块链中常见的三种共识机制区块链是一种建立在节点参与的P2P网络上的分布式账本系统，其最大的优势就是“去中心化”。
这意味着在区块链系统中，用户之间、用户与企业之间不需要建立信任，企业之间的交易只需依靠区块链协议系统即可实现。

但是账本的准确性、权威性和可靠性如何保证呢？为什么区块链网络上的节点要参与记账？如果节点是假的怎么办？我们如何防止注册表被篡改？如何保证节点间数据的一致性？……这些都是区块链技术在创建“去中心化”交易、创建共识机制时需要解决的问题。

所谓“共识机制”，就是在出现分歧时，通过投票私有节点，在极短的时间内完成交易的验证和确认，无需中心控制，涉及多个决策节点达成一致共识，即彼此没有信任基础的个人之间如何建立信任关系。

区块链技术利用一套基于共识的数学算法，在设备之间创建一个“信任”的网络，从而通过技术背书而不是中央信用机构来创造新的信用。

不同类型的区块链需要不同的共识算法，以保证区块链上的最后一个区块能够随时反映整个网络的状态。

到目前为止，区块链共识机制主要有：POW工作量证明、POS权益证明、DPOS权益证明、Paxos、PBFT（实用拜占庭容错算法）、dBFT、DAG（有无环图）)

继续主要讲POW、POS、DPOS共识机制的原理和应用场景常见概念：工作量证明最初是一个经济术语，指系统为实现特定目标而确定的衡量方法。
简单理解就是一种证明，确认自己已经完成了一定的工作量，通过证明工作成果来证明相应工作量已经完成。

工作量证明机制的优点是区块链完全去中心化，以工作量证明机制作为共识，节点可以自由进入和退出，通过计算解决竞争。
随机哈希的数值以及能否获得正确的数值解生成区块是节点算力的具体体现。

应用：

最著名的战俘应用是比特币。
在比特币网络中，在区块生成过程中，矿工需要解决复杂的密码数学问题来找到满足要求的BlockHash，该BlockHash由N个前导零组成，零的数量取决于网络难度值。
在此期间，需要进行大量的演示计算（工作量），计算时间取决于设备的哈希速度。

找到合理的哈希是一个概率事件，当一个节点拥有全网n%的算力时，一个节点有n/100的概率找到一个BlockHash。
节点成功找到满意的哈希值后，会立即将打包的区块广播到全网，网络中的节点收到打包的广播区块后会立即进行验证。

如果验证成功，则意味着该节点已经成功解决了难题，将不再竞争当前区块，而是选择接受该区块，记录在自己的账本中，然后移动进入下一个竞争性的猜谜游戏。
只有网络中解谜最快的区块才会被添加到账本中，其他节点才会复制它，从而保证了整个账本的唯一性。

如果节点有任何作弊行为，将导致网络节点验证失败，并直接丢弃其收集的区块，并且作弊的成本不会被记录在公共账本中。
节点不会被白白记录，因此，在巨大的挖矿成本下，矿工也被迫自愿遵守比特币系统约定的协议，从而保证了整个系统的安全。

优缺点

优：结果可以快速验证，系统容忍大量节点，作恶成本较高，保证矿工自觉合规。

缺点：需要大量算法，需要较长时间才能达成共识。

概念：

ProofofStake机制需要验证者提供一定的证明加密货币的所有权。

权益证明其工作方式是，当创建一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，该交易按照预先确定的比例向矿工本身发送一些币。
ProofofStake机制根据算法，根据每个节点拥有代币的比例和时间，等比例降低节点的挖矿难度，从而加快随机数的搜索速度。

应用：

2012年，一位化名SunnyKing的互联网用户推出了一枚代币Peercoin，这是加密货币中权益证明机制的第一个实现。
PPC最大的创新在于其挖矿方式结合了POW和POS方式，采用工作量证明机制发行新币，并采用权益证明机制维护网络安全。

为了实现POS，SunnyKing借鉴了中本聪的Coinbase，专门设计了一种特殊的交易类型，称为Coinstake。

上图展示了Coinstake的工作原理，币龄指的是币的持有时间。
如果您拥有10个币并持有10天，则您已积累了100天的币寿命。
如果使用这10枚硬币，硬币的寿命就会被消耗（毁坏）。

优点和缺点：

优点：缩短达成共识所需的时间，比工作量证明更节省能源。

缺点：基本上仍然需要网络中的节点进行挖矿操作，难以保证转账的真实性。

概念：

DelegedProofofStake），与董事会投票类似，该机制内置了实时股东投票系统，就像系统召集一个不会随时结束的股东大会一样，由所有股东投票做出公司决策。

在试图解决传统工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）机制问题的同时，经过认证的公平性证明还可以通过实现技术民主化来抵消中心化的负面影响。
基于DPoS机制构建的区块链的去中心化是基于一定数量的参与者而不是所有用户。
在这样的区块链中，所有节点投票选出一定数量的节点代表，节点代表代表所有节点确认区块并维护系统的有序运行。

同时，区块链中的所有节点都具有随时移除和指派代表的能力。
如果有必要，所有节点都可以投票罢免现有的节点代表，重新选举新的代表，实现实时民主。

应用：

Bitshare是一种使用DPOS机制的加密货币。
通过引入见证人的概念，见证人可以创建区块，任何持有比特股的人都可以投票给见证人。
获得总票数最高的N（N通常定义为101）名候选人可以当选为见证人。
当选见证人的数量（N）必须满足：至少一半的参与投票者认为N已经完全去中心化。

指定证人名单在每个维护周期（一天）更新。
完毕然后见证人被随机化，每个见证人有两秒的许可时间来按顺序创建块。
如果某个见证人在某个时间片内无法创建区块，则在下一个时间片内将区块创建权限授予相应的见证人。
这种DPoS设计使区块生成更快、更节能。

DPOS充分利用股东投票，以公平、民主的方式达成共识。
为他们投票的N个见证人可以认为是N个矿池，这N个矿池具有互斥且绝对平等的权利。
贡献者可以随时通过投票的方式改变这些见证人（矿池），只要他们提供的算力不稳定、电脑宕机了，或者他们试图利用自己的权力作恶。

优缺点：

优点：减少参与验证记账的节点数量，从而实现秒级共识验证

缺点：中心化弱，安全性比POW弱，同时节点代理是人为选择的，公平性不及POS。
同时，整个共识机制仍然依赖增发代币来维持代理约的稳定性。

深入理解区块链的共识机制和算法原理

所谓“共识机制”，就是通过私有节点的投票，在极短的时间内完成交易的验证和确认；对于一笔交易，如果几个利益无关的节点能够达成共识，我们可以相信整个网络也能就这件事达成共识。
更简单地说，如果中国的微博上有一个大V，美国有一个大V，虚拟货币玩家、非洲学生、欧洲旅行者彼此不认识，但他们都一致认为你是一个好人，所以基本可以断定你不是一个坏人。

为了让整个区块链网络的节点维护相同的数据并保证每个参与者的公平性，整个系统的所有参与者必须有一个统一的协议，这就是我们这里需要的共识算法。
所有比特币节点都遵循统一的协议规范。
协议规范（共识算法）由相关共识规则组成，可分为两个主要中心：工作量证明和最长链机制。
所有规则（共识）的最终表达就是比特币的最长链。
共识算法的目的是保证比特币持续在最长的链上运行。
从而保证整个会计系统的一致性和可靠性。

区块链中的用户进行交易时不需要考虑对方的信用，不需要信任对方，也不需要可信的中介或中心机构，只需要遵循区块链协议。
无需可信第三方中介实现无缝交易的前提是区块链的共识机制，即在相互理解和信任为特征的市场环境中，参与交易的各个节点均考虑自身利益并进行交易。
不违反任何作弊动机和行为，因此每个节点都会积极遵守Conscious预先定义的规则来判断每笔交易的真实性和可靠性，并将通过检查的记录写入区块链中。
每个节点的利益不同，按理说他们没有动力串通欺骗，当网络中的某些节点具有公众声誉时，这一点尤其明显。
区块链技术利用基于数学原理的共识算法来创建节点之间的“信任”网络，并利用技术手段实现创新的信用网络。

目前，该地区支付行业盛行的共识算法机制主要包括四大类：工作量证明机制、所有权证明机制、共享许可证明机制、矿池验证池。

工作量证明机制是一种工作量证明，是创建新交易信息（即新区块）添加到区块链时必须满足的要求。
在基于工作量证明机制构建的区块链网络中，节点通过计算随机哈希的数值解来竞争记账权，否获得正确的数值解生成区块是节点算力的具体体现。
工作量证明机制是完全去中心化的，在具有工作量证明共识机制的区块链中，节点可以自由进入和退出。
众所周知的比特币网络使用工作量证明机制来生产新的硬币。
然而，由于工作量证明机制在比特币网络中的实施吸引了全球大部分计算机的算力，因此其他想要尝试使用该机制的区块链应用很难获得相同的规模的计算能力来维护其安全。
同时，基于工作量证明机制的挖矿也浪费大量资源，达成共识所需的周期也较长，因此这种机制不适合商业应用。

2012年，一位化名SunnyKing的互联网用户推出了一种加密货币Peercoin加密货币使用工作量证明机制来发行新币，并使用权益证明机制来维护网络安全，这是权益证明机制首次在按需加密货币中发挥作用。
权益证明不需要验证者执行一定量的计算工作，而是简单地要求验证者提供一定数量的加密货币的所有权。
权益证明机制的工作原理是，当创建一个新区块时，矿工需要创建一笔“币权”交易，该交易根据预先确定的比例向矿工自己发送一定数量的币。
ProofofStake机制根据算法，根据每个节点拥有代币的比例和时间，等比例降低节点的挖矿难度，从而加快随机数的搜索速度。
这种共识机制可以缩短达成共识所需的时间，但本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿操作。
因此，权益证明（PoS）机制并没有从根本上解决权益证明（PoW）机制在商业领域落地困难的问题。

共享授权证书机制是一种保证网络安全的新型共识机制。
在试图解决传统工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）机制问题的同时，也可以解决国家的民主工作，以弥补中心化的负面影响。

股份授权核准机制与董事会投票类似，该机制内置实时股东投票系统，就像系统随时召开无穷无尽的股东大会一样。
投票给所有股东。
于DPoS机制构建的区块链的去中心化是基于一定数量的参与者而不是所有用户。
在这样的区块链中，所有节点投票选出一定数量的节点代表，节点代表代表所有节点确认区块并维护系统的有序运行。
同时，区块链中的所有节点都可以随时移除和指派代表。
如果有必要，所有节点都可以投票罢免现有的节点代表，重新选举新的代表，实现实时民主。

共享授权证书机制可以大大减少参与验证记账的节点数量，从而实现秒级共识验证。
然而，这种共识机制仍然不能完美解决区块链在商业中应用的问题，因为这种共识机制无法消除了对代币的依赖，很多商业应用中都不需要代币。

池化验证池是在传统分布式一致性技术的基础上，辅以数据验证机制，是当前区块链广泛采用的共识机制。

池化验证池不需要依赖代币来运行，基于成熟的分布式共识算法（Pasox、Raft），可以实现秒级共识验证，更适合多方参与。
中心的商业模式。
然而，池化验证池也存在一些缺点，例如共识机制所能达到的分布式程度不如工作量证明机制。

这里主要讲解区块链的一些算法原理。
工作量证明机制和比特币网络如何证明你的工作量希望大家对共识算法有一个基本的了解。

工作量证明系统的主要优点是，客户端必须做一定量的困难工作才能得到结果，而审计员可以轻松地使用结果来检查客户端是否已完成做了相应的工作。
该方案的主要优点是不对称：申请人的工作量不大，审核员易于验证。
它与验证码不同，验证码由人类解决比由计算机更容易解决。

下图展示了工作量证明流程。

例如，给定一个基本字符“hello,World!”，我们的工作负载要求是可以在这个字符生成值后面添加一个称为nonce（随机数）的整数，并执行SHA-256作生成已更改（尚未添加）的字符时，如果结果（以十六进制表示）以“0000”开头，则检查通过。
为了实现这一工作量证明目标，需要不断增加随机数值并对生成的字符执行SHA-256哈希。
根据这个规则，需要4251次运算才能找到包含4个零的哈希值。

通过这个例子，我们初步了解了工作量证明机制。
有些人可能会认为，如果工作量证明只是这样一个过程，那么记住数字是4521就足够了，这样账户就可以通过验证过程了。
当然不是，这只是一个例子。

下面我们简单地将输入更改为“Hello,World!+整数值”。
整数值范围为1到1000，表示将输入转化为1到1000的数组：Hello,world1;你好世界！2;...;你好世界！1000。
然后依次对数组中的每个条目执行上述工作证明-找到带有四个前导零的哈希值。

由于哈希值的伪随机性，基于概率论的相关知识很容易计算出来。
预计需要2的十六次方尝试才能获得带有四个前导零的哈希值。
如果计算一下刚刚执行的一千次计算的实际结果，您会发现平均计算次数为66,958，非常接近2的16次方（65,536）。
在这个例子中，数学所期望的计算次数实际上就是所需的“工作量”。
多次重复工作量证明将是符合统计规律的概率事件。

计算输入字符并获得相应目标结果的实际计算次数如下：

为了......如果比特币网络中的任何节点想要创建一个新的区块并将其添加到区块链中，它必须解决这是比特币网络中的一个难题。
这个问题的基本要素是工作量证明功能、区块价值和难度。
工作量证明函数是这道题的计算方式，区块是这道题的输入数据，难度值决定了理解这道题所需的计算量。

比特币网络中使用的工作量证明功能就是上面提到的SHA-256。
区块实际上是在工作量证明过程中创建的。
矿工不断构建区块数据，并检查每个计算结果是否满足所需的工作量，从而确定该区块是否满足网络难度。
区块头是比特币工作量证明功能的输入数据。

难度值是矿工挖矿的重要基准，因为它决定了创建合法区块所需的哈希数。
比特币网络大约每10分钟创建一个区块，如果在不同的网络算力条件下新区块的创建基本保持这个速度，则难度值应该根据全网算力的变化进行调整。
总的原则是保证网络总是在10分钟内生成新的区块，无论挖矿算力如何。

难度值在每个全节点独立自动调整。
在每个2016个区块中，所有节点都会按照统一的格式自动调整难度值。
该公式基于最新2016个区块所花费的时间和预期时间（假设每10分钟产生一次提现，则预期时间为20160）。
分钟），并根据实际时长与所需时长的比例进行调整。
也就是说，如果出块速度快于10分钟，则无论如何增加难度值，并降低难度值。
公式表示如下：

新难度值=旧难度值*（20160分钟/过去2016个区块所花费的时间）。

工作量证明必须有一个目标值。
比特币工作量证明的目标值（目标）计算公式如下：

目标值=最大目标值/难度值，其中最大目标值是一个常数0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

proportional目标值的大小与难度值成反比，要实现比特币工作量证明，矿场计算的区块哈希值必须小于目标值。

我们也可以简单地理解比特币工作负载的过程，通过不断改变块头（即尝试不同的nonce值）并将其作为输入，并执行SHA-256哈希来找到该过程产生特定格式的哈希值（即需要一定数量的前导零），需要的前导零越多，难度就越大。

比特币工作量证明难题的步骤可以大致概括如下：

该过程可以表示如下：

比特币工作量证明是主要工作就是我们通常所说的“挖矿”。
了解工作量证明机制将为我们了解比特币区块链的共识机制奠定基础。

区块链中的共识机制

1.网络上的交易信息如何确认并达成共识？？

虽然经常提到共识机制，但共识机制的含义和理解并不明确。
因此，有必要了解共识机制的相关概念、原理和实现方法。

区块链的交易信息通过网络广播发送到网络中的每个节点。
广播信息如何在全网节点之间确认并达成共识并最终写入区块？如果没有可靠、安全的实现机制，就很难实现其基本功能。
因此，共识机制是整个网络运行的关键。

共识机制解决了区块链如何在分布式场景下实现一致性的问题。
区块链由于共识机制，可以在众多节点之间达到相对平衡的状态。
共识机制是如何基于去中心化的思想解决节点间的相互信任问题的？

当分布的思想被提出后，人们开始设计组合算法基于FLP理论和CAP理论。
用标准来说，理想的分布式系统的一致性应该满足以下三点：

1．完成：一致性的结果可以在有限的时间内完成。

2.共识：不同节点的最终决策结果应该是相同的。

3.有效性：决策的结果必须是其他进程提前提出的命题。

但是，在物理计算机集群中，可能存在以下问题：

1．节点的事务处理能力不同，网络节点的数据传输速率不同

2．节点之间的通信通道可能不安全

3。
可能存在恶意节点

4系统会变得更糟（无法处理新节点的添加）。

科学家认为，在分布式场景下不可能实现完全一致性。
但工程师可以牺牲部分成本来换取分布式场景的一致性，而上面提到的两种主要理论也都承载着这种思想，所以基于区块链设计的不同公式机制可以看作是牺牲部分成本来获得更多的适应性我的想法就是在这个思路上进行灵活的改造，即在合适的时间和地点牺牲一部分成本来换取适应当时情况的一致性，就可以实现一个有弹性的区块链系统。
可连接。
今天我就各种共识机制发表一下自己的看法和分析，有恶意节点的分布式系统分为拜占庭容错机制和非拜占庭容错机制。

FLP定理是FLP不可能性，它证明在分布式场景下，无论任何算法，即使只有一个进程死亡，也有可能其他未失败的进程无法继续运行。
达成协议。
。

FLP基于以下假设：

它只能修改一次：每个进程最初记录一个值（0或1）。
进程可以接收消息、更改值和发送消息。
当进程进入选择状态时，该值将不再改变。
当所有非失败进程进入指定状态时，协议成功终止。
即使协议成功，某些进程也会进入设置状态，这会被放宽。

异步通信：与同步通信最大的区别是没有时钟，没有时间同步，没有超时，没有故障检测，消息可以任意延迟，消息可以乱序。

连接强：只要操作不失败，消息就会无限期延迟，但会最后传送消息将仅传送一次（不重复）。

失败停止模型：进程失败，就像停止期一样，不再处理任何消息。

失败进程数：最多有一个进程失败。

CAP定理是分布式系统中讨论最多的理论，尤其是在分布式存储领域。
CAP是EricBrewer在2000年的PODC会议上提出的，是EricBrewer在开发搜索引擎和分布式时对数据一致性（consistency）、服务可用性（availability）、分区容错（partition容忍）等方面研究的结果。
Inktomi期间的网络缓存。
猜测）：

数据一致性（consistency）：如果系统成功返回写操作，后续的读请求必须读取到新的数据，如果返回失败，那么所有的读操作都将无法读取。
这个数据对于调用者来说具有一致性强（强一致性）（也叫原子性、线程线性化一致性）[5]

服务可用性（Availability）：在一定时间内所有的读写请求都得到答复。
的时间，可以终止，并且不会等到永远

分区容错（PartitionTolerance）：在网络分区的情况下，分区节点仍然可以正常对外服务

如果AP在某一时刻满足的话，它可以为单独的节点同时对外服务但不能互相通信，这会导致不一致的状态，即无法满足C；如果满足CP，就会在网络分区C的状态下实现，请求只能永远等待，即A不满足，一定时间内节点状态必须一致，网络分区不能发生，所以P不能满足

C，A和P最多只能满足其中两个。
与FLP理论一样，CAP理论也表明了一个无法达到的结果（不可能结果）。