当今“推荐”共识机制的发展与演变

前言

共识机制是区块链的重要组成部分之一，是分布式账本正常运行的核心规则。它主要用于解决人与人之间的信任问题，确定谁负责生成新的区块，维护区块链系统中系统的有效统一。因此，它已经成为区块链领域一个持续的研究热点。

本文从共识机制的概念和作用入手，首先对整个共识机制作了初步的认识，然后根据共识机制的时间顺序，从两军问题和拜占庭将军问题两个方面介绍了共识机制的发展和演变从概念、工作原理和代表性项目单体介绍等方面对当前主流共识机制进行了简要介绍，比较了主流共识机制的优缺点，**对区块链项目如何选择共识机制提出了建议，并指出了协商一致机制的未来发展趋势。

目录

1、 共识机制的概念与功能

1.1概念：分布式账本正常运行的核心规则

1.2功能：解决信任问题，确定新区块的生成和维护

1.2.1用于解决人与人之间的信任问题

1.2.2用于决定谁负责生成新的区块，并在区块链系统中保持有效的统一性

1.3一致性算法的主流模

2、 共识机制的起源

2.1两军问题和拜占庭将军问题

2.1.1军事问题

2.1.2拜占庭将军

2.2共识机制的发展历程

2.2.1共识机制分类

2.2.2共识机制的发展前沿

3、 共同协商制度

4、 共识机制的选择与现状综述

4.1如何为自己选择共识机制

4.1.1判断最终结果很重要

4.1.2判断申请过程需要多快

4.1.2判断申请的分权需求

4.1.3判断系统是否可以终止

4.1.4权衡利弊后选择合适的共识算法

4.2协商一致机制的未来发展

前文综述：第一章：共识机制的概念和作用+第二章：共识机制的起源

前文回顾：第三章共同协商机制（一）

第三章共同协商机制（二）

图6相对主流共识机制汇总

资料来源：hasib Anwar，“共识利益：区块链技术的根源”

上图显示了极客hasib Anwar总结的14种相对主流的共识机制，包括pow（工作量证明）、POS（权益证明）、DPO（委托权益证明）、LPO（租赁权益证明）、poet（过去时间证明）、pbft（实用拜占庭容错）、FT（简单拜占庭容错）、dbft（委托拜占庭容错容错），DAG（有向无环图），活动证明，重要性证明，容量证明，烧损证明，weig HT证明。

接下来，我们主要介绍和分析区块链十大共识机制（2）。

》DBFT公司

-概念：

赋予拜占庭式的容错能力。改进后的拜占庭容错算法可以应用于区块链系统。该系统由节点、主体（谁可以批准块）和演讲者（谁提议下一个块）组成。确保Neo区块链实现容错是一种共识算法。

-实施原则：

在这个机制中，有两个参与者：专业记账“记账节点”和系统中的普通用户。

普通用户根据自己的权益比例投票决定会计节点。当需要协商一致时，从这些计费节点中随机选择一个说话人制定方案，然后其他计费节点根据拜占庭容错算法，即少数服从多数的原则进行陈述。如果超过66%的节点同意发言人方案，则达成共识；否则，重新选择发言人，重复投票过程。

-代表性应用程序：Neo等

》PoA

-概念：

权威证明。也就是说，它们由一些公认的帐户进行身份验证，这些帐户被称为“验证器”验证器运行的软件，使验证器能够将事务放在块中。

-实施原则：

三个条件：

一。身份必须在链上正式验证，信息可以在公共域交叉验证；

2。其资质必须难以获得，使获得的验证块权利足够珍贵。建立权威的检查和程序必须完全统一。

有了POA，每个人都有权成为验证者，因此一旦获得验证者的地位，就有了保持的动力。通过在身份上附加信誉，可以鼓励验证者维护交易过程。因为验证者不想获得负面声誉，它将失去来之不易的验证者地位。

-代表性应用程序：echain等

》达格

-概念：

有向无环图。DAG中每个新添加的单元不仅添加到长链块中，还添加到所有以前的块中。验证每个新单元并确认其父单元及其父单元。逐渐地，它可以到达创建单元，并将其父单元的散列包含到自己的单元中。随着时间的增长，所有的交易区块链连接起来形成一个图形结构。

-实施原则：

在DAG网络中，每个节点都可以是交易者和验证者，因为DAG中的事务处理是由事务节点自己完成的。以物联网为例，物联网的纠结账本在保证高速交易处理的同时，不需要支付交易费用。但是，这并不意味着交易是免费的，因为在这个账簿中，每一笔交易的发起都需要验证另外两笔随机交易，并将自己发起的交易指向这两笔交易，这样区块链中的矿工的责任就分配给了所有的交易员。DAG作为一种处理事务的方式，可以称为异步处理模式。

图10传统区块链结构与DAG结构的区别

-代表性应用：物联网等

》诗人

-概念：

损失时间的证明。也就是说，它通常用于对区块链网络进行许可，从而可以确定网络中区块的挖矿权。授权区块链网络需要任何预期的参与者在加入之前进行身份验证。根据公平抽奖制度的原则，每个节点都有相同的中奖可能性。

-实施原则：

网络中的每个参与节点必须等待随机选择的时间段，完成等待时间设置的第一个节点将获得一个新块。区块链网络中的每个节点将生成一个随机的等待时间，并在设定的时间内休眠。第一个唤醒节点，即等待时间最短的节点，唤醒并向区块链提交新的区块，然后向整个对等网络广播必要的信息。将重复相同的过程以发现下一个块。

两个因素：

一。本质上，参与节点会自然地选择一个随机时间，而不是刻意地选择它；

2。获胜者确实完成了等待时间。

-代表性应用：hyperledger sawtool等

》波斯夫

-概念：

权益流转证明。Reddcoin在经济学中提出了“货币流通速度”的概念，这主要是基于货币在竞争中的年龄。

-实施原则：

Pos还根据节点的竞争币龄分配记账权，但将币龄计算公式改为增长率指数衰减函数。以reddcoin为例，reddcoin将货币年龄增长率的半衰期设定为一个月。假设单位通行证第一天可以累计1币龄，第31天可以累计0.5币龄，第61天可以累计0.25币龄，依此类推。这样，节点在持有通行证一段时间后，就可以利用它进行交易，从而重新开始计算币龄，提高通行证在网络中的流通速度。

-代表性应用程序：reddcoin等

表2当前主流共识机制利弊比较

；

来源：网络资源安排

第四章协商一致机制的选择及现状总结

（b）；

4.1如何选择适合自己的共识机制

第一步：判断最终结果是否重要

对于某些应用程序，最终结果很重要。如果您正在构建一个新的支付系统，它可以支持非常小的支付金额，这是可以接受的交易结果的变化。类似地，如果您正在构建一个新的分布式社交网络，则不需要特别确保立即更新状态。相反，如果您正在构建一个新的分布式协议，最终结果对用户体验至关重要。例如，火币的最终确认时间约为1小时，火币网的最终确认时间约为6分钟，tendermint core的最终确认时间仅为1秒。

步骤2：判断申请过程需要多快

如果你正在建立一个游戏，在每个动作前等待15秒是否合理？因为火币网块的处理时间很短，所以当游戏建立在火币网块上时，由于火币网块的吞吐量，用户体验会很差。不过，房屋产权转让申请可以在HT3上全面运行。coos SDK用于构建一个应用程序，允许开发人员使用tendermint核心。它具有块处理时间短、吞吐量高的特点，每秒可处理10000个事务。通过设置应用程序的**验证器数量，可以减少通信开销并加快应用程序的速度。

步骤3：判断应用程序的分权需求

一些应用程序，比如游戏，作为去中心化的副产品，可能不需要很高的审查阻力。从理论上讲，核查者能够在博弈中创建卡特尔并逆转交易结果以盈利，这真的很重要吗？如果不重要的话，HT1这样的区块链可能更适合你的需求，因为交易速度很快，不需要付钱。然而，一些应用程序，如自治银行，功能更强大，更去中心化。虽然火币网被认为是去中心化的，但是一些支持者声称火币网池是平台中心化的一个重要点，尽管只有11个验证器（池）。构建自己的区块链而不是在智能合约平台上构建区块链的一大好处是，您可以自定义应用程序完成验证的方式。但是，很难构建自己的区块链，因此coos SDK非常有用。您可以轻松地构建自己的区块链，并定制所需的去中心化程度。

步骤4：判断系统是否可以终止

如果您正在构建一个类似于分布式共享骑乘服务的新应用程序，请确保24/7服务必须是**优先级，即使在记帐中偶尔出现类似事务的错误。tendermint核心的一个特性是，如果网络验证器之间存在分歧，网络将被暂停，而不是进行错误的事务。像去中心化交易所这样的应用程序要求不惜一切代价保证正确性——如果出现问题，与其有可能出现交易问题，不如暂停交易。

小结：权衡利弊后选择合适的共识算法

总之，没有单一的**一致性算法。每种共识算法都有其自身的意义和优势。你需要有自己的判断和选择。但是，通过了解协商机制的相关流程，包括建议和协议，并建立一个框架来考虑应用程序可能需要的协商算法类，您应该能够做出更明智的决策。

4.2协商一致机制的未来发展

一致性算法是区块链的核心要素之一。虽然本文列举了30多个协商一致机制，但仍有许多少数群体的协商一致机制可能无法讨论。随着区块链技术逐渐为公众所熟知和接受，未来可能会有越来越多更新更好的共识算法，这可能是全新的共识算法，更多的应该是对现有共识算法的改进和优化。

经过16年和17年的蓬勃发展，目前的共识算法还没有一个公认的评价标准，但它普遍偏好公平性和去中心化程度，以及一些与技术相关的问题，如能耗、可扩展性、容错性和安全性。但是，区块链技术必须结合需求和应用场景来实现，共识机制算法和激励机制密不可分。如何根据自己项目的特点定制合适的共识机制，优化现有的共识机制，将成为未来共识机制研究的发展方向。