區塊鏈共識機制和pos的區別

1、什么是POW和POS,二者區別聯系

為了深入理解 Staking 和 PoS（權益證明），本文中我們將把它與當前最主流的共識機制——PoW（工作量證明）進行比較。目前大多數公鏈采用的都是 PoW ，但隨著 PoS 日益受到關注，可以預期在不久的將來，PoS 的比例將會超過 PoW。

現在幾乎所有新推出的公鏈都是基于 PoS，甚至連第二大公鏈以太坊也將在下一次重大升級中轉向 PoS。這是為什么呢？PoS 真的比 PoW 好嗎？

PoS 的確在一些方面優于 PoW，在下文中我們將從幾個維度對二者進行比較分析。

一、PoS 的定義

首先，讓我們來解釋一下基本概念。

| PoW 和 PoS 是兩種不同的算法，它們決定分布式網絡中的共識，以及如何獎勵共識維護者。

換句話說，PoW 和 PoS 闡述了如何發行新幣為網絡提供激勵，獎勵那些提供資源的共識維護者。這些幣的價值背后都有資源支撐（礦機、ASIC 芯片或者一定數量的幣等），而且拿到獎勵的前提是你必須付出誠實的行動。不管是BTC、ETH，還是XTZ，皆是如此。

你也許會說：在網絡中提供或鎖定某些資源，同時承擔一定風險，這聽起來很像 Staking 。沒錯，的確是這樣！

PoW 其實可以用 PoS 的邏輯來理解，花錢買礦機設備和電力就相當于 Staking 的一種形式。我們可以進一步總結為，Staking 是一種傳統的經濟形式——投入資本以獲取回報。

盡管這樣理解在某些情況下也不算錯，但我們還是回到二者的定義和它們的核心區別上來。

PoW 網絡的安全性來自于哈希算力，理論上算力越大收益越高，具體可參考比特幣的礦工和礦池。

PoS 的安全性來自于抵押經濟的價值，理論上 Staking 的數量越高收益越高。（之所以說“理論上“，是因為 Validator 的選擇是隨機的，這樣可以避免過于中心化。）

盡管每個共識協議都不盡相同，但仍有一些基本原則可供我們來比較。

接下來，我們將通過發展趨勢、可擴展性、網絡安全、去中心化、成本、治理、社區參與、冷啟動、環保多方面對 PoW 和 PoS 進行比較。

二、發展趨勢

盡管 PoS 比 PoW 的歷史短，在整體市場中份額也小，但它正在飛速地發展。

實際上，按市值計算的前三十名加密貨幣中有十三個已經使用了 PoS 或類 PoS，包括 EOS、Stellar、Tron、Dash、Neo、Binance Chain、Ontology、Tezos、NEM、VeChain、Waves、Qtum、Decred、Lisk，另外還有三個（ETH、Cardano 和 OmiseGO）正在轉向 PoS。

這也意味著市場前三十的幣種中有超過一半在使用 PoS。另外，幾乎所有的第 二層解決方案都在使用 Staking 機制。甚至連比特幣的閃電網絡也可以被認為是 PoS 的某種形式：一些中繼節點把比特幣 stake 起來，幫助用戶通過通道進行交易，并從中賺取一些手續費。

· 總 Staking 市值：》 160 億美元

· Staking 中鎖定的總價值：》 50 億美元。

· PoS 市值占比：9.80％

· 除 BTC 和 ETH 外，PoS 市值占比：26.6％

PoS權益證明與PoW工作量證明的比較

這些數字還在持續增長，而且許多人預計 PoS 鏈的總價值將在今年年底達到 500 億美金。隨著 Binance Chain、Cosmos 和 Polkadot 將各種項目轉移到 PoS 區塊鏈協議，以及 ETH 2.0的推出，PoS 鏈的總價值可能會超過這一規模。

權益證明（PoS）似乎正慢慢占據整個市場。

三、可擴展性

談及可擴展性時，必須要考慮到交易吞吐量和交易確認時間。

交易吞吐量：出塊時間和區塊大小限制了網絡的交易吞吐量。采用 PoW 機制的比特幣出塊時間大概是十分鐘，其它幣種短一些，以太坊可以減少到十五秒，交易吞吐量也會隨著出塊時間的減少相應略有增加。

在 PoS 共識維護者（比如 Validator、區塊生產者）的共同努力下，由于出塊時間短了很多，交易吞吐量平均要比 PoW 高出很多。

舉個例子，Tezos 已經能實現每秒 40 筆交易（40 TPS）。DPoS（委托權益證明）中的EOS、TRON甚至已經可以處理超過 1000 TPS 的交易。

PoS權益證明與PoW工作量證明的比較

交易確認時間：交易確認時間也是區塊鏈可擴展性一個重要的衡量因素，尤其是在商業環境中。在 PoS 共識機制中，交易速度更快，甚至在某些場景下的幾乎能實時確認。

四、網絡安全

眾所周知，早在 2009 年比特幣作為 PoW 的先驅就已啟動，并穩定運行了十多年，后來的很多其它數字貨幣也都采用了 PoW 共識機制。十年來，PoW 已成為一個公鏈設計模版，歷經多次攻擊，可靠性和安全性久經考驗。

短期內 PoW 可能受到挖礦壟斷的威脅，通過購買外部設備提升算力，發起 51% 攻擊。但對于比特幣來說，購買哈希算力來實現此類攻擊幾乎是不可能的，但對于一些小規模的 PoW 鏈，像 Verge、ETC 則是可行的。

如果要估算對比特幣實施 51% 攻擊的成本，我們首先要考慮硬件和電力成本。

· 總哈希算力： 50，000，000 TH/s

· 螞蟻礦機 S9 當前價格： $300

· 螞蟻礦機 S9 哈希算力： 13 TH/s

· 51% 攻擊的硬件成本： $1，153，846，153 USD （約占網絡價值的 1.11%）

PoS 和 Staking 還是新鮮事物，雖然像 PeerCoin、Ardor 這些幣已經存在了很長時間，但是第一個主流 PoS 鏈 Tezos 直到 2018 年夏才上線。

PoS 幣還沒有做過嚴格的壓力測試，所以我們也不知道可能將面臨什么樣的問題。

以下列舉一部分 PoS 可能面臨的攻擊：

長程攻擊Long Range Attack

長程攻擊就是攻擊者創建了一條從創世區塊開始的長區塊鏈分支，并試圖替換掉當前的合法主鏈。該分支上可能存有和主鏈不同的交易和區塊，所以這種攻擊又被稱為替換歷史攻擊或歷史覆寫攻擊。

無利害攻擊Nothing at Stake Attack

PoS 網絡還存在無利害攻擊。不像 PoW，PoS 運行多條鏈的成本很低，Validator 可以向多個鏈投票而不會遭受任何損失，這就違反了共識協議。

51% 攻擊 （51% Attack）

你可能以為發起 51% 攻擊需要持有總幣量的 51%，但是在一些 PoS 網絡中，只需要最少 33% 的 stake 資金就能發起這樣一場攻擊。

而且如果能吸收他人投票，攻擊者甚至都不需要用自己的幣去發起攻擊，他們甚至還可以通過購買或賄賂的方式來獲取投票。

還有一點就是，我說的這 33% 不是該 PoS 幣總供給量的 33%，而是 Staking 資金池的 33%。這樣來算的話，發起 51% 攻擊所需要的幣量會更少。

低 Staking 參與率 Low Staking ParticipaTIon

如上所說，在一些 PoS 網絡中，只需要質押活躍在資金池中 33% 的幣量就能發起一場 51% 攻擊。比如，stake 率為 25%，33%* 25%=1/12，即發起一次攻擊只需要該 PoS 幣總供給量的 1/12。

私鑰攻擊 Private Key Attack

私鑰聯網后一旦被獲取，攻擊人就會獲得 Staking 資金的所有權和簽署交易的權利。即使私鑰不直接控制所有 Staking 資金，獲得了私鑰就獲得 ValidaTIon 和 Staking 的權力，方便發起攻擊。

所以說，PoS 網絡中一個很大的安全風險存在于把網絡價值（stake）轉移到 Validator 的過程中，這期間可能導致的高度中心化和網絡攻擊。只要擁有大量資源，就可能通過購買選票或 Validator 的壟斷組織來發起一場攻擊。

LISK 就在發生類似的情況，Validator 成立了幾個組織來操控激勵份額。EOS 的 Validator 還制定了 EOS 憲法，規定投票者不能獲得任何的獎勵。

大家請留意以上提及的幾種攻擊，部分 PoS 在設計之初可能針對這些攻擊有所預防，但目前 PoS 仍然沒有經歷過實際的壓力測試。

像 DCR、DASH 這樣的混合共識機制也已經開始出現，出于安全考慮，它在挖礦中使用比特幣作為母鏈，同時又有著類似 EOS 的 DPoS 共識算法。這樣的混合共識機制也值得探索。

五、去中心化

PoW

PoW 挖礦依賴機器設備，這些設備有較高的門檻，并且技術被少數公司壟斷。

挖礦也是一項艱巨的工程，因為購買 ASIC 芯片屬于長期投資，不像 PoS 資金那樣具有流動性。

而且現在挖礦的利潤又很低，只有那些擁有硬件技術和廉價電力的大型企業才能有利可圖。

PoS

與 PoW 不同，PoS 共識機制的核心是網絡中的幣，這些幣可以在交易所甚至 OTC 市場大量購買，不需要通過挖礦獲取，所以參與 Staking 幾乎沒有門檻。在 PoS 共識機制中，超級節點可以通過運行和維護網絡獲得獎勵，所以運行節點的動機是很高的。

雖然不是所有人都愿意或有能力去運行節點，但是 Staking 機制對于去中心化是很重要的，因為 PoS 允許所有持幣人在沒有運行節點的情況下投票并參與共識。

不過你會不會認為在 PoS 共識機制下富者恒富呢？和 PoW 相比，其實不然。在 PoW 共識機制中，“富者恒富”的法則更明顯，有錢的礦工可以買很多 ASIC 礦機，他們有資源優勢并享受高回報。PoW 的大礦工享受規模經濟下的回報；但對于 PoS Staker 而言，只有線性收益。

六、成本

討論成本，我們得從三個方面來考慮：

1. 鏈上交易成本

2. 維護區塊鏈所需要的資金成本

3. 補償 Validator 或礦工所需要的通脹成本

鏈上交易成本

在公鏈上存儲數據是極其昂貴的，每個字節都需要傳送到區塊鏈網絡里的每個節點，并被這些節點儲存。

在 PoW 共識里，比特幣交易的成本大約為 1.91 美元每筆，以太坊的交易成本約為 0.1 美元每筆，交易成本會隨著幣價的漲跌變動。牛市高點的某些時候，比特幣和以太坊交易費用分別可高達 54.9 美元和 5.5 美元。

在 PoS 共識里，交易費用就低很多。拿 Tezos 舉例，每筆交易費用只有 0.01 美元左右，其它像 Cosmos 的 PoS 幣也差不多。

現在，我們再來看看維護區塊鏈所需要的成本。

維護一個區塊鏈所需要的成本

PoW 需要高昂的硬件和電力成本，而在 PoS 里，成為一個 Validator 就只需要一臺安全&良好運行的設備，和很少的電力成本就可以了。

在比特幣網絡里，每年所需的硬件維護成本大概是 20億 美元（這些硬件的壽命大概是 18 個月），電力成本約為 40億 美元（電力按 0.08 美元每千瓦算）。

這就是說，為了 PoW 網絡的正常運行，需要投入網絡總價值的 6.5%。而在 PoS 網絡里，維護成本僅占網絡總價值的 0.1%。

通脹成本

在 PoS 網絡里，通脹率約為 6%，而 PoW 網絡里，這一比例約為 4%（只是預估）。

區塊鏈的激勵設計會隨著時間的推進而降低通脹，PoW 比 PoS 存在的時間更久，因此我們可以說二者的通脹水平是差不多的，未來 PoS 的通脹率也會變得越來越低。

在 PoW 網絡里，那些不是礦工的投資者并沒有一個好的抵御通脹的方法，而在 PoS 網絡里，持幣者卻可以通過幣生幣獲得一定收益。

七、治理

在 PoW 網絡里，協議治理可分成幾方：

1. 礦工：決定交易信息是否被確認以及該挖哪條鏈

2. 用戶：決定該接受哪個協議，以及使用哪個生態

3. 基金會：決定如何在不同的開發組織間分配資金

4. 節點：決定運行哪個軟件并通過 API 向用戶提供服務

在 PoW 網絡，很難說到底誰持有最大的投票權，因為 PoW 里的投票權很難量化。然而，為了維護網絡以及管理巨大的資源和網絡，在各方之間依然需要有一個共識。PoW 網絡中治理的透明度匱乏使得協議的設計和升級進程緩慢。

PoS 治理也是分布在以上提到的幾個群體，但是治理機制更加系統，我們可以遵守一條簡單的規則—— 1:1 投票。

而且，在 PoS 網絡里，我們可以實施鏈上治理 （實際上，PoW 網絡也可以實現，但目前沒有嘗試）。鏈上治理允許我們創建協議或對協議提出改進的建議，還可以在鏈上進行投票。基于鏈上投票的結果，協議可自動執行。目前 Tezos 就是采用的這種鏈上治理機制。

其它治理投票的 PoS 例子還有：

· EOS

· Decred

· Dash

· Cosmos

PoS 治理中清晰透明的投票設計有利于協議變動可以被快速執行。

八、社區參與

PoW 礦工有著傳統的商業思維，他們更愿意投資一種自己熟悉的傳統商業模式。對于他們來說，挖礦類似于工廠制造業。挖礦設備就是生產設備，技術越高級，效率就越高。廉價的電力對于挖礦業來說是必要的資源，這些商業模式對于市場價格的依賴和傳統工廠依賴鋼鐵價格一個道理。

這其中當然是有風險的：如果數字貨幣價格下跌，挖礦可能會變得無利可圖。但在大多數情況下，市價拋售所有幣也是能賺到錢的。

今天的礦工大多數都是礦機設備和電力有一定資源的人，他們很少有動力參與到社區中來。如果他們真的相信幣的價值，直接投資即可回報不菲。直接投資比特幣現在的回報已經超過挖礦，我們認為長期這一趨勢不會改變。

相比之下，PoS 里的 Validator 更像是投資人，他們需要對所持數字貨幣背后的技術有很深的理解，同時對協議的發展作出貢獻。大型PoS 幣種一般都有獨立的研究團隊。

為了獲得更多的投票，這些 Validator 一般需要持有大量的幣。通過 Staking 或者提供 Staking 服務，這些資金會被鎖定一定時間，如果想動用部分資金，那他們可能不能繼續為所有的客戶提供服務。

這樣 Validator 就成為了長期投資者，他們更有動力驅動技術和價值。激勵越高，投入越多。

這就好比早期階段的創業投資，VC 為他們投資的公司提供支持。這一比喻形象地概括了挖礦投資理論，在 Coinfund 使用后廣為傳播。

九、冷啟動

發行一條公鏈最好的辦法是什么？鑒于代幣在公鏈采用和融資中起到的作用，我們必須考慮到公眾通過什么方式獲得代幣。

發行一條 PoW 鏈是十分簡單的。最初 PoW 的發行量為 0，每個人通過挖礦獲得平等的參與權。這個過程看起來相對簡單、平等、透明。

為了給持續的協議研究和發展提供支持，還可以像 Zcash 一樣成立一個發展基金， 有一小部分的區塊獎勵直接授予開發者。

PoS 網絡的冷啟動（Bootstrapping）要更復雜，從一開始，就需要多方都持有一部分權益，ICO 比例在發行前就被決定了。

最普遍的方法是代幣發行（ICO 也好，IEO 也好，或者其它的形式），原始代幣供應被賣或發給投資者、開發者團隊、基金會、理事會等等。

因為參與原始權益分配的大型投資者準入門檻高、同時也可以拿到豐厚回報，這種代幣發行一般不太公平，對于社區的普通投資者來說有較多的限制。

代幣的授予期通常不透明，而且時常變來變去。這也意味著投資者的權益可能被稀釋了，但仍被蒙在鼓里。

另一種發行代幣的方法是空投，人們不需要直接投資即可收到一定數量的代幣。這種代幣空投通常在接收者不知情的情況下發生，而且數量極其少，相比于總量來說幾乎可以忽略。由于透明度的缺失，這似乎也不是最好的方法。

除此之外，也有其它一些冷啟動方式出現，但依然出于早期階段，現在很難下結論。其中一個是 Cosmos 引入的類似于“跨鏈空投”的概念，它是通過硬分區（hard spoon）實現——通過復制一條 PoW 或 PoS 鏈上的數字貨幣帳戶余額到一條新的 PoS 鏈上，這條鏈上的新數字貨幣具有互用性，并可以拿來做 Staking。

“Hard Spoon：基于一個現有的區塊鏈網絡狀態形成一條新鏈；該新鏈不是和原有鏈進行競爭，而是提供了更為廣泛的訪問。”  Tendermint 創始人 Jae KwonJae Kwon

十、環保

如果我們看保護一條公鏈的成本，PoW 比 PoS 貴太多了，畢竟設備和電力成本很高。從這個角度來看，PoW 對環境顯然不友好。

盡管如此，我們認為消耗的電力與我們所得到的價值相比還是微不足道的。我們得到的是一個去信任化、全球化、不可篡改、安全度極高的賬本。和黃金開采、以及現有金融體系消耗的成本相比，PoW 的成本并沒有那么高。如果只看對環境的影響，我們承認 PoS 更優，因為它更環保。

結論

在本文中，我們從幾個維度把 PoW 和 PoS 進行了對比。兩者都不完美，未來不會出現一種共識機制統一天下的情況。

我們強烈地相信，最終至少有一條 PoW 鏈會存在，它很可能是比特幣。 PoW 鏈提供了無可比擬的安全性和不可撤銷性，而且可以作為全球結算層以及真實數據的一個來源。圍繞比特幣，人們寄托了很多愿景，同時也存有諸多爭議。

越來越多新的區塊鏈協議開始采用 PoS 的安全模型，而且隨著以太坊逐漸從 PoW 轉移到 PoS，PoS 所占的比例也將大幅增加。

大多數的第二層解決方案也采用 PoS，帶動 Staking 的話題在區塊鏈的世界里變得火熱起來。

如果我們來看看像 Cosmos 和 Polkadot 這些互動型和應用型的 PoS 鏈，我們會發現 PoS 甚至會和一些像比特幣、門羅幣、大零幣這樣的 PoW 鏈產生聯系。這些 PoW 鏈需要擁有自己的分區（Zone）、平行鏈（Parachains）和網橋（Bridges）或者與它們進行聯通，間接地成為 Staking 經濟中的一份子。

總結一下，PoS 日漸崛起的原因有：

1. 可以賺取 Staking 收益，不被通脹稀釋

2. 參與共識的低門檻準入

3. 可擴展性更強

4. 沒有規模經濟效應，更去中心化

5. 維護區塊鏈成本更低

6. 1:1 投票，治理更透明

7. 對共識維護者（比如 Validator）和社區有更高的激勵

8. 更環保

值得一提的是，以上提到的幾個優勢是有一定代價和成本的。PoS 目前還沒有像 PoW 那樣可追溯的歷史數據。未來，隨著整體市場的成熟，我們將會看到PoW 和 PoS 的發展軌跡越來越完整，也更便于我們學習。當然不會出現一鏈統天下的狀況，就像不會只存在一種算法。像 Decred 這種 PoS+PoW 混合體系可能會越來越受歡迎，但這又是另一個話題了。

POW：全稱Proof of Work，工作量證明。

POS：全稱Proof of Stake，權益證明。

這兩者都區塊鏈的共識機制，是數字貨幣的記賬方法。

區別是：

1、POW機制：工作量證明機制即對于工作量的證明，是生成要加入到區塊鏈中的一筆新的交易信息(即新區塊)時必須滿足的要求。在基于工作量證明機制構建的區塊鏈網絡中，節點通過計算隨機哈希散列的數值解爭奪記賬權，求得正確的數值解以生成區塊的能力是節點算力的具體表現。

2、POS機制：權益證明要求證明人提供一定數量加密貨幣的所有權即可。權益證明機制的運作方式是，當創造一個新區塊時，礦工需要創建一個“幣權”交易，交易會按照預先設定的比例把一些幣發送給礦工本身。權益證明機制根據每個節點擁有代幣的比例和時間，依據算法等比例地降低節點的挖礦難度，從而加快了尋找隨機數的速度。

擴展資料：

比特幣（BitCoin）的概念最初由中本聰在2009年提出，根據中本聰的思路設計發布的開源軟件以及建構其上的P2P網絡。比特幣是一種P2P形式的數字貨幣。點對點的傳輸意味著一個去中心化的支付系統。 

與大多數貨幣不同，比特幣不依靠特定貨幣機構發行，它依據特定算法，通過大量的計算產生，比特幣經濟使用整個P2P網絡中眾多節點構成的分布式數據庫來確認并記錄所有的交易行為，并使用密碼學的設計來確保貨幣流通各個環節安全性。P2P的去中心化特性與算法本身可以確保無法通過大量制造比特幣來人為操控幣值。

參考資料：百度百科-共識機制

POW全稱Proof of Work，即工作量證明；POS全稱Proof of Stake，權益證明。Pow和pos都屬于區塊鏈的共識機制。

PoW和PoS的全面比較可參考：知乎：PoW和PoS的全面比較

https://v.vzuu.com/video/1129824006290935808

隨著區塊鏈技術的發展和演變，包含了：POW、POS、DPOS、Pool驗證池、DBFT、POC、POR等共識算法機制。今天，貝數區塊鏈就和大家一起聊聊POW、POS、DPOS幾個主流共識機制的相關知識。關注貝數區塊鏈、從小白變大神！

我們來說點簡單易懂的。
POW是工作量證明，典型的代表就是比特幣，比特幣礦機通過計算哈希值，來確定新的區塊由誰來主導，這個時候就要由工作量證明來體現區別，比特幣的哈希值，是每個機器都能一次算出來一個值，但是不一定這個值就是最符合標準的，所以單位時間內誰算的次數最多誰的機會就越大，所以就有了大家瘋狂買礦機，并且必須要加入礦池才能挖礦的原因。

POS是權益證明，這個就像是存證，如果你想要挖礦的話，POW加入的是礦池，POS就要加入節點，你持有的幣越多，那么后續你記錄，挖礦的機會就越大，整體感覺就有點像是存款，你存的越多，你獲得的利息就越高，當然銀行的利率是不會變的，但是節點的挖礦幾率是有變化的。Hubox研究院——給你帶來最簡單的區塊鏈知識。

2、區塊鏈技術中的共識機制是什么?

區塊鏈很重要的一點是區塊鏈共識，共識是區塊鏈最大的價值，但是什么是共識機制，共識機制又分為哪些種類？

目前區塊鏈的共識機制大致可以分為三類：pow,pos,dpos，pow即Proof of Work,工作量證明機制，在POW機制下為了獲取記賬權和激勵，礦工必須通過一定量的工作量進行數學運算，誰最快最準計算出了答案，就獲取到了記賬權和獎勵，這是以時間、資源為擔保，確保記賬工作的真實和有效性，POW是一種按勞分配的模式，算力越高、挖礦時間越長，獲得的數字貨幣就越多了，比較典型的就是btc，btm，它的很大的優點在于安全系數高。

pos,Proof of Stake,權益證明機制,POS也稱股權證明機制,是通過持幣產生利息,從而對于驗證人以及節點進行獎勵,這里我們大家首先要了解一個概念,就是幣齡.幣齡等于幣的數量乘以幣持有的天數,因而你持有的幣數量越多,持有天數越長,你獲到的記賬權和激勵的概率就會越大啦！當你獲得激勵之后，你的持幣天數就會清零，幣齡也回被清空這樣周而復始，比較有代表性的是量子鏈，關于dpos是什么，以及這些主要共識機制的利弊是什么，字太多了，可以看看這個視頻，里面講的比較清楚喵懂區塊鏈11期 | 不了解共識機制，何以談區塊鏈？

區塊鏈的共識機制是什么？

1.共識機制是什么
在一個去中心化的結構體系中，由于各個參與方的地位是平等的，當出現分歧的時候，如何達成共識就成了問題。
所以，一個設計精妙、實際操作起來簡單的共識機制是一個分布式的體系能夠順利自運轉下去的關鍵所在。
簡而言之，共識機制就是在一個時間段內對事物的前后順序達成共識的一種算法，是區塊鏈節點就區塊信息達成全網一致共識的機制。

3、區塊鏈幾大共識機制及優缺點

首先，沒有一種共識機制是完美無缺的，各共識機制都有其優缺點，有些共識機制是為解決一些特定的問題而生。
1.pow( Proof of Work）工作量證明
一句話介紹：干的越多，收的越多。
依賴機器進行數學運算來獲取記賬權，資源消耗相比其他共識機制高、可監管性弱，同時每次達成共識需要全網共同參與運算，性能效率比較低，容錯性方面允許全網50%節點出錯。
優點：
1)算法簡單，容易實現；
2)節點間無需交換額外的信息即可達成共識；
3)破壞系統需要投入極大的成本；
缺點：
1)浪費能源；
2)區塊的確認時間難以縮短；
3)新的區塊鏈必須找到一種不同的散列算法，否則就會面臨比特幣的算力攻擊；
4)容易產生分叉，需要等待多個確認；
5)永遠沒有最終性，需要檢查點機制來彌補最終性；
2.POS Proof of Stake，權益證明
一句話介紹：持有越多，獲得越多。
主要思想是節點記賬權的獲得難度與節點持有的權益成反比，相對于PoW，一定程度減少了數學運算帶來的資源消耗，性能也得到了相應的提升，但依然是基于哈希運算競爭獲取記賬權的方式，可監管性弱。該共識機制容錯性和PoW相同。它是Pow的一種升級共識機制，根據每個節點所占代幣的比例和時間，等比例的降低挖礦難度，從而加快找隨機數的速度
優點：在一定程度上縮短了共識達成的時間；不再需要大量消耗能源挖礦。
缺點：還是需要挖礦，本質上沒有解決商業應用的痛點；所有的確認都只是一個概率上的表達，而不是一個確定性的事情，理論上有可能存在其他攻擊影響。例如，以太坊的DAO攻擊事件造成以太坊硬分叉，而ETC由此事件出現，事實上證明了此次硬分叉的失敗。
DPOS與POS原理相同，只是選了一些“人大代表”。
BitShares社區首先提出了DPoS機制。
與PoS的主要區別在于節點選舉若干代理人，由代理人驗證和記賬。其合規監管、性能、資源消耗和容錯性與PoS相似。類似于董事會投票，持幣者投出一定數量的節點，代理他們進行驗證和記賬。
DPoS的工作原理為：
去中心化表示每個股東按其持股比例擁有影響力，51%股東投票的結果將是不可逆且有約束力的。其挑戰是通過及時而高效的方法達到51%批準。為達到這個目標，每個股東可以將其投票權授予一名代表。獲票數最多的前100位代表按既定時間表輪流產生區塊。每名代表分配到一個時間段來生產區塊。所有的代表將收到等同于一個平均水平的區塊所含交易費的10%作為報酬。如果一個平均水平的區塊含有100股作為交易費，一名代表將獲得1股作為報酬。
網絡延遲有可能使某些代表沒能及時廣播他們的區塊，而這將導致區塊鏈分叉。然而，這不太可能發生，因為制造區塊的代表可以與制造前后區塊的代表建立直接連接。建立這種與你之后的代表(也許也包括其后的那名代表)的直接連接是為了確保你能得到報酬。
該模式可以每30秒產生一個新區塊，并且在正常的網絡條件下區塊鏈分叉的可能性極其小，即使發生也可以在幾分鐘內得到解決。
成為代表：
成為一名代表，你必須在網絡上注冊你的公鑰，然后分配到一個32位的特有標識符。然后該標識符會被每筆交易數據的“頭部”引用。
授權選票：
每個錢包有一個參數設置窗口，在該窗口里用戶可以選擇一個或更多的代表，并將其分級。一經設定，用戶所做的每筆交易將把選票從“輸入代表”轉移至“輸出代表”。一般情況下，用戶不會創建特別以投票為目的的交易，因為那將耗費他們一筆交易費。但在緊急情況下，某些用戶可能覺得通過支付費用這一更積極的方式來改變他們的投票是值得的。
保持代表誠實：
每個錢包將顯示一個狀態指示器，讓用戶知道他們的代表表現如何。如果他們錯過了太多的區塊，那么系統將會推薦用戶去換一個新的代表。如果任何代表被發現簽發了一個無效的區塊，那么所有標準錢包將在每個錢包進行更多交易前要求選出一個新代表。
抵抗攻擊：
在抵抗攻擊上，因為前100名代表所獲得的權力權是相同的，每名代表都有一份相等的投票權。因此，無法通過獲得超過1%的選票而將權力集中到一個單一代表上。因為只有100名代表，可以想象一個攻擊者對每名輪到生產區塊的代表依次進行拒絕服務攻擊。幸運的是，由于事實上每名代表的標識是其公鑰而非IP地址，這種特定攻擊的威脅很容易被減輕。這將使確定DDOS攻擊目標更為困難。而代表之間的潛在直接連接，將使妨礙他們生產區塊變得更為困難。
優點：大幅縮小參與驗證和記賬節點的數量，可以達到秒級的共識驗證。
缺點：整個共識機制還是依賴于代幣，很多商業應用是不需要代幣存在的。
3.PBFT ：Practical Byzantine Fault Tolerance，實用拜占庭容錯
介紹：在保證活性和安全性（liveness & safety）的前提下提供了(n-1)/3的容錯性。
在分布式計算上，不同的計算機透過訊息交換，嘗試達成共識；但有時候，系統上協調計算機（Coordinator / Commander）或成員計算機 （Member /Lieutanent）可能因系統錯誤并交換錯的訊息，導致影響最終的系統一致性。
拜占庭將軍問題就根據錯誤計算機的數量，尋找可能的解決辦法，這無法找到一個絕對的答案，但只可以用來驗證一個機制的有效程度。
而拜占庭問題的可能解決方法為：
在 N ≥ 3F + 1 的情況下一致性是可能解決。其中，N為計算機總數，F為有問題計算機總數。信息在計算機間互相交換后，各計算機列出所有得到的信息，以大多數的結果作為解決辦法。
1）系統運轉可以脫離幣的存在，pbft算法共識各節點由業務的參與方或者監管方組成，安全性與穩定性由業務相關方保證。
2）共識的時延大約在2~5秒鐘，基本達到商用實時處理的要求。
3）共識效率高，可滿足高頻交易量的需求。
缺點：
1)當有1/3或以上記賬人停止工作后，系統將無法提供服務；
2)當有1/3或以上記賬人聯合作惡，且其它所有的記賬人被恰好分割為兩個網絡孤島時，惡意記賬人可以使系統出現分叉，但是會留下密碼學證據
下面說兩個國產的吧~
4.dBFT： delegated BFT 授權拜占庭容錯算法
介紹：小蟻采用的dBFT機制，是由權益來選出記賬人，然后記賬人之間通過拜占庭容錯算法來達成共識。
此算法在PBFT基礎上進行了以下改進：
將C/S架構的請求響應模式，改進為適合P2P網絡的對等節點模式；
將靜態的共識參與節點改進為可動態進入、退出的動態共識參與節點；
為共識參與節點的產生設計了一套基于持有權益比例的投票機制，通過投票決定共識參與節點（記賬節點）；
在區塊鏈中引入數字證書，解決了投票中對記賬節點真實身份的認證問題。
優點：
1)專業化的記賬人；
2)可以容忍任何類型的錯誤；
3)記賬由多人協同完成，每一個區塊都有最終性，不會分叉；
4)算法的可靠性有嚴格的數學證明；
缺點：
1)當有1/3或以上記賬人停止工作后，系統將無法提供服務；
2)當有1/3或以上記賬人聯合作惡，且其它所有的記賬人被恰好分割為兩個網絡孤島時，惡意記賬人可以使系統出現分叉，但是會留下密碼學證據；
以上總結來說，dBFT機制最核心的一點，就是最大限度地確保系統的最終性，使區塊鏈能夠適用于真正的金融應用場景。
5.POOL驗證池
基于傳統的分布式一致性技術，加上數據驗證機制。
優點：不需要代幣也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基礎上，實現秒級共識驗證。
缺點：去中心化程度不如bictoin；更適合多方參與的多中心商業模式。

4、區塊鏈共識機制之POS和DPOS

工作量證明算法作為區塊鏈第一個也是目前經受住足夠實踐檢驗的一個共識機制，解決的是分布式系統交易信息一致性的問題，在一個去中心化的網絡中構建了彼此不信任節點的信任機制，也是比特幣成功應用的關鍵技術環節。

經過幾年的實際運轉，這一算法的弊端也顯露出來，比特幣網絡每秒完成600萬億次SHA256運算，消耗了大量的電力資源，而最終這些計算沒有任何實際或科學價值。這些運算存在的唯一目的是用來解決工作量證明問題，另外一個現實的威脅便是算力集中，工作量證明本質上是利用窮舉法找出符合規定條件的哈希值的過程，算力越強，獲得記賬權(即挖到礦)的可能性便越高，一開始是最早利用顯卡挖礦的人，后來是利用FPGA礦機的人，再后來是利用ASIC專用芯片挖礦的人，現在就是不斷制造出更好的ASIC的人，另外還有“礦工”節點聯合起來組成礦池，如Ghash，Ghash 2014年曾經發表聲明，將在今后確保不超過40%的全網算力，這類自律聲明是對比特幣去信任機制的莫大諷刺。

比特幣自誕生以來，人們便開始嘗試其他除了工作量證明算法之外的其他共識機制，如具有代表性的權益證明POS、委托權益證明DPOS、拜占庭容錯機制（BFT）及實用拜占庭容錯機制（PBFT）等，下面將主要介紹POS和DPOS，BFT和PBFT留待下一篇。

權益證明POS

POS是一類共識算法，或者說是一類共識算法的設計思想，而不是一個，最早采用POS的是Peercoin。Peercoin是2012年8月，一個化名Sunny King的極客推出的一類加密貨幣，采用工作量證明機制+權益證明機制，首次將權益證明機制引入了加密貨幣。Peercoin引入了“幣齡”的概念，每個幣每天產生1幣齡，比如你持有100個幣，總共持有了30天，那么，此時你的幣齡就為3000。當一個新的區塊產生時，其他想獲得記賬權的節點同比特幣也需要計算哈希值，得出滿足條件哈希值的難易與難度值有關，這個難度值這里與幣齡成反比，即你的幣齡越大，得出符合條件的哈希值的概率就越大，同時你的幣齡被清空，記賬后系統會給予你相應“利息”，你每被清空365幣齡，獲得利息為：3000 * 利率 / 365，Peercoin的利率為1%，即0.08個幣。

可以看出，在POS機制下，持有幣越多，越容易獲得記賬權，接近于贏家通吃的感覺，但持有的幣越多，越接近于一個誠實的節點，因為破壞整個網絡帶來的損失也越大。Peercoin的POS機制有一個漏洞，對于不持有幣的人而言，他們本來就沒什么收益，所以一些惡意攻擊對于他們則是無損失的，這就是Nothing-at-stake attack（無利益攻擊）。后續的比較成功的POS都引入了對付這種攻擊的機制。

以太坊系統的目標是在今年引入權益證明，即Casper。在權益證明共識機制之下，用戶將能夠在以太坊網絡擁有“幣權”。用戶如果誠實行事并確認了合法交易，將獲得與其股權成比的利息；如果惡意行事并試圖網絡中作弊，就會失去其權益。

委托權益證明DPOS

委托權益證明DPOS是POS的變種，運用DPOS的典型如比特股等，其基本原理在于全網投票選出101個節點代行記賬權限，這些代表節點的權限完全一致。代表節點輪流記賬，可以選擇創造區塊或不創造區塊。但他們無法改變交易的詳情，惡意或者遲到的代表節點的行為也會被公之于眾，那么網絡可能將他們簡單快速地投票驅逐出去。被驅逐出去的代表節點將會失去他們記賬權限，以及對應的收入。

DPOS作為是一種弱中心化的共識機制，保留了一些中心化系統的關鍵優勢，如交易速度等(每個塊的時間為10秒，一筆交易在得到6-10個確認后大概1分鐘，一個完整的101個塊的周期大概僅僅需要16分鐘)，但每個持幣者都有能力決定哪些節點可以被信任，并且事實上，代表節點會主動降低自己的收入來贏得更多投票，剩下的收入會作為股息，支付給所有的比特股持有人。DPOS有點類似于代議制民主及股份公司董事會制度，都是一種精英制度，但其身份受制于下面的民眾，在DPOS中，幣的持有者至少有權決定代表節點—或者說礦工的身份。

5、Gate.io芝麻開門如何理解POW、POS、DPOS共識機制?

在區塊鏈的世界里，保證數字貨幣正常發行，交易確認，維護網絡正常運行等，都離不開共識機制，目前最常見的便是 PoW，PoS，DPoS 三種模式。
PoW，工作量證明機制。 最先運用在比特幣挖礦中，提供算力越多的礦工，獲得記賬權的概率就越大。 這也是早期主流的挖礦方式，因為它算法簡單，安全性比較高，但是隨著挖礦難度，交易頻次的增加，電力資源消耗過大，出塊速度慢等缺點顯現出來。無法滿足現有的交易需求。
因此，PoS，權益證明機制誕生了。 PoS 按照幣齡決定獲得記賬權的概率，幣齡是指持幣數量乘以持幣天數，一旦獲得記賬權， 幣齡就會被清空，相應也會得到挖礦獎勵，然后再進行下一輪記賬權的爭奪。 這種機制不會產生能源消耗，加快了區塊產出和交易確認的速度，提高了效率。 但是，PoS 也并不完美，比如擁有大量幣的用戶，越容易獲得出塊獎勵，從而加大貧富差距。 最終導致過于中心化，這是目前 PoS 無法解決的。
所以，DPoS，股份授權證明機制也應運而生了。 它通過持幣用戶投票，選舉節點進行出塊和處理交易，更大的縮短了共識時間，并且還會分紅給投票者和區塊網絡維護節點，作為他們支持和維護的獎勵，優化了前兩個機制存在的不 足。但是也會面臨賄選而導致中心化的問題。
雖然每一種共識機制都有缺點，但都是為了解決區塊鏈三大問題，擴展性，安全性，去中心 化而誕生，因此無優劣之分，都有價值。

轉載請帶上網址：http://www.lol998.com/posjitwo/81529.html