在蜂巢學院公開課第二課上，導師郝玉琨（萬向區塊鏈新鏈空間負責人）用通俗易懂的例子講解了了解區塊鏈必須要掌握的10個核心關鍵詞，其中有一個是“共識”。在課上，導師解釋了什么是共識，并提到PoW、PoS、DPoS是目前公有鏈常見的共識算法。

在區塊鏈共識機制這片江湖里，除了PoW、PoS、DPoS“三秀”外，還有數個小弟隱于其中，他們雖然沒有那么大的名聲，但也有公鏈在用。這篇文章，將簡單介紹10種共識機制，讓大家更多地了解區塊鏈的共識。

首先，我們再來復習下什么是共識。

什么是共識

舉個例子，你約了一幫人玩游戲，玩游戲之前要定下游戲規則，規定好輸贏的獎懲措施。游戲規則需要每個參與游戲的人同意并達成一致，這樣才能保證整個游戲的公平性，讓每個參與者都玩得開開心心。這個游戲規則就是一個“共識協議”。

在區塊鏈中也一樣，共識是一個決策過程，它的目標是確保所有參與者在添加新數據塊后，能就其當前狀態達成一致。換言之，共識協議確保了一條鏈的正確性，并為做出貢獻的參與者提供了激勵措施。共識協議對區塊鏈來說是非常重要的，它可以防止一個人單獨控制整個系統，并確保每個人都遵守網絡規則。以比特幣區塊鏈為例，雖然中本聰創造了比特幣區塊鏈，但TA對這條鏈并沒有所有權，比特幣區塊鏈完全是透明和開放的，網絡中的每個節點都是平等的。

總結來說，一個協議就是一套規則，它有助于：

· 確保在線交易的可行性；

· 消除雙重損毀的可能性；

· 確保參與者不作弊。

區塊鏈協議還包含：

· 確定性的邏輯規則；

· 以加密技術和密碼學作為安全基礎；

· 使網絡協議得以延續的激勵措施。

目前行業里有多種區塊鏈協議，其中PoW（工作量證明）和PoS（權益證明）是最早的協議，通常也是其它共識協議的原型。讓我們來看看它們各自有什么優缺點。

Proof-of-Work（PoW）

工作原理：很難找到解決方案，但很容易檢測結果的正確性。

使用范圍：公有鏈

使用案例：比特幣、以太坊、萊特幣。

要添加一個新塊，參與者必須證明TA已經完成了多少量的工作。更準確地來說，要證明TA解決了一個非常困難的任務，即找到了符合特定規則的哈希值。第一個找到正確哈希值的人即可獲得在鏈上添加新塊的機會。

因此，參與PoW意味需要大量的計算資源成本，如電費、CPU等。盡管點對點的可擴展性不錯，但PoW處理交易的效率很低。它的另一個問題是，參與者的動機通常是為了致富而不是為了維護“正義”。隨著時間的推移，降低挖礦費用和傭金，會極大地影響網絡安全。

PoW的優勢在于，能確保兩個互不信任的參與者在一個網絡中工作。任何人都可以加入網絡，而不需要任何許。盡管點對點的可伸縮性很高，但是事務處理率仍然很低。

Proof-of-Stake （PoS）

工作原理：網絡信任驗證者，驗證者抵押自己的資源作為創建塊的能力保障。抵押的資源越大，網絡允許這個驗證者創建塊的概率就越高。

使用范圍：公共/私有區塊鏈。

使用案例：Cosmos、Tezos、Ethereum也正準備從PoW轉向PoS。

PoS的技術特點是沒有復雜和不必要的計算。網絡參與者不與其他人競爭，而是抵押他們的資源，如在以太坊區塊鏈中的抵押以太幣，并等待他們被選中來創建一個新的塊。

參與者對網絡安全很看重，因為他們自己手里持有網絡中的TOKEN。系統根據參與者所擁有的 “股權”來選擇驗證者，如參與者擁有5%的股份，那么將驗證網絡中5%的交易。PoS的想法是驗證者持有的“股份”比例越高，TA操縱驗證程序的興趣就越低。

與PoW算法一樣，PoS中交易的完成是概率性的。盡管與PoW相比，PoS的交易速度相對較快，但它仍然需要TOKEN。有人指出，擁有大量股份的驗證者將會有更大概率被選中，因此會導致“富者更富”。

Delegated-Proof-of-Stake （DPoS）

工作原理：參與者將新塊的生產委托給一小群被選出來的、數量固定的驗證者。競爭激烈，但回報豐厚。

使用范圍：公共/私有區塊鏈。

使用案例：Eos、Bitshares

DPoS通過減少驗證者的數量來提高交易速度以及創建塊的速度。驗證者是TOKEN持有者通過投票選出來的，新塊由驗證者而不是TOKEN持有者創建。每票的權重由投票人的資產總和決定。投票人可以在任何時候投票給驗證者。這決定了網絡的高度靈活性，如果大多數驗證者失敗或出現問題，那么社區將立即投票選出新的驗證人來替代他們。

每個新塊的產生需要1-2秒的時間。與PoS相比，DPoS更快更公平，因為被委托的驗證人將會與為他們投票的人共享獲得的獎勵。

Proof-of-Activity （PoA）

工作原理：PoW和PoS的混合。

使用范圍：公共區塊鏈。

使用案例：Decred。

活動證明（PoA）結合了PoW和PoS協議，這意味著參與者可以挖礦或抵押權益來驗證區塊。因此，PoA協議在礦工和普通網絡成員之間提供了平衡。

Proof-of-Location （PoL）

工作原理：信標用于查看處于同步狀態的節點，然后用臨時標記來標記其存在。

使用范圍：公共區塊鏈。

使用案例：FOAM、Platin。

位置證明（PoL）允許用戶保護特定的GPS位置，從而在網絡上進行身份驗證。這個區塊鏈協議依賴于BFT信標，它在區塊鏈中記錄地理位置和時間標記，從而防止系統中斷和欺詐。

Proof-of-Importance （PoI）

工作原理：和PoS類似，但是有影響排名的附加條件。

使用范圍：公共區塊鏈。

使用案例：NEM。

算法和PoS類似，但包含三個部分：賬戶內的TOKEN數量；賬戶活躍度；帳戶持有人在網絡上花費的時間。

第一個參數在驗證交易的評級中起著至關重要的作用；第二個和第三個參數只是幫助建立賬戶的“價值”。TOKEN的數量越小，其他參數的影響越大。

因此，一個擁有數十萬TOKEN的賬戶，由于其活躍性和上網時間，可以將重要性系數提高近3倍。反之，擁有數億TOKEN的人，如果不夠活躍以及上網時長不夠，其重要性將降低。

Proof-of-Elapsed-Time （PoET）

工作原理：塊是在相同的時間里以及受信任的環境中創建的。

使用范圍：私有/聯盟區塊鏈。

使用案例：Intel。

英特爾開發了自己的區塊鏈協議，IntelLedger。

該系統類似于工作證明，但使用的電力較少。該算法不是參與者解決密碼難題，而是在受信任的執行環境環境中工作，如Intel Software Guard Extensions（SGX）。PoET協議保證這些塊是隨機生成的，不受其它因素干擾。

Proof-of-Authority （PoA）

工作原理：用于銀行和保險公司的半中心化區塊鏈協議。

使用范圍：聯盟/私有區塊鏈。

使用案例：Kovan、Rinkeby、Giveth、Tomochain、Rublix、Swarm City、Colony、Go-Chain。

與PoS和DPoS類似，在POA中，驗證人節點保護區塊鏈并生成新的區塊。區塊鏈上的新塊只有在驗證器達到最大值時才會創建。區塊鏈上的新塊，只有當驗證人節點達到最大值時才會被創建。

通過預先選定驗證人，Proof of Authority并沒有那么去中心化。因此，這種共識協議更適合私有或者聯盟區塊鏈，如銀行和保險公司。所有驗證人的身份都是公開的，可由任何第三方進行驗證。因此，驗證人的行為是為了使網絡利益最大化。

Proof of Capacity （PoC） or Proof of Space （PoS）

工作原理：礦工可執行的工作量取決于其磁盤可用空間量。

使用范圍：公共區塊鏈。

使用案例：Burstcoin、Bitcoin Ore。

PoC類似PoW，但兩者有個顯著區別，在PoC中，不需要做大量的工作來驗證每個區塊，這些工作在”Plotting”（繪圖）的過程中提前完成了，此過程的結果用于后面驗證每個塊。Plotting是生成稱為“plotting file”的特殊文件的過程，該文件存儲大量預先計算好的哈希值。最短的解決方案被授予挖掘下一個塊的權限。PoC具有高效、成本低和分布式的優點。

Proof-of-Concept （PoC）

PoC可用于任何領域，括投票追蹤、記錄存儲、法律文件等。PoC可以是沒有任何支持代碼的原型，也可以是具有基本功能集的最小可行產品（MVP）。PoC是組織內部用來更好地理解特定項目的模型。

共識協議是區塊鏈不可分割的一部分。它們有助于實現公正，也能避免當一個或部分參與者節點失敗時，系統出現故障。其次，也有助于互不信任的參與者在去中心化的環境中達成“共識”。

上文只簡單介紹了部分共識協議，還有很多協議未囊括其中，如Practical Byzantine Fault Tolerance（PBFT）、Proof-of-Brain （PoB）、Proof-of-Physical-Address （PoPA）、Proof-of-Bank-Account （PoBA）等。在蜂巢學院公開課第三課上，將詳細介紹比特幣的共識協議（PoW）。導師吳為龍（趣派科技CTO），是行業早期參與者和第一批區塊鏈開發者，他將會結合自己多年的行業經驗，為大家通俗易懂地講授比特幣的起源、發展、治理等各種知識，讓大家離區塊鏈更近一步。
責任編輯；zl