區塊鍊學習筆記：三種常見的共識機制

一、工作量證明（Proof of Work---PoW）

工作量證明（PoW）這種共識機制其實在之前的文章有提到過。這種比特币區塊鍊系統用的就是PoW共識機制。在比特币區塊鍊系統中有個Nonce（難度随機數），它由若幹個前導零構成，前面零的個數越多，整個網絡的難度系數就越大，之前也說過一個節點想要獲得記賬的權利，則根據PoW的規則，算力最大最先算出某個hash值的節點能夠獲得記賬權利。當某個節點最先向全網廣播計算出了某個合理的hash值，則該節點就獲得記賬權。

也就是說PoW機制就是誰的算力大誰就有更大的機率獲得記賬權。PoW依賴機器的運算性能來獲得記賬權，這使得機器的配備性能要十分好才行，因為每次全網廣播節點算出了hash值都需要全網節點共同達成共識來證明該節點的有效性，是以所需确認某個區塊的有效性的時間就比較長。使用PoW的項目除了比特币外，還有以太坊的前三階段：Frontier、Homestead和Metropolis。

由此PoW的缺點是：資源消耗大、共識達成的時間較長、性能效率低。

當然它的優點也很明顯：純去中心化，節點自由進出。

二、權益證明（Proof of Stake---PoS）

PoS由‘Quantum Mechanic’在2011年在比特币論壇講座上首先提出的，後經Peercion（點點币）和NXT（未來币）以不同思路實作。

 PoS是節點的記賬權獲得的難度與節點持有的權益成反比，就是說某節點持有較多的權益，那該節點獲得記賬權的難度就會較低。更簡單來說就是越有錢越有可能獲得記賬權。與PoW相比，它減少了數學運算帶來的資源消耗，共識性能得到相應的提升。它跟PoW的相同點就是兩者都是基于hash運算擷取，競争擷取記賬權的方式，且容錯性相同。它根據每個節點擁有代币所占比例和時間，等比降低挖礦難度，使節點能提高找到随機數的速度。

PoW中一個使用者用1000美元來購買計算機，并加入網絡來挖礦以此産生新區塊，進而得到獎勵。而在PoS中使用者可以拿1000美元購買等價代币，并把這些代币當做押金放入PoS機制中，這樣使用者就有機會産生新區塊而得到獎勵。

持有代币并放到PoS機制中，那麼就能成為系統的驗證者。PoS在驗證者中随機選取一個賦予該使用者生成區塊的權利，當然如前文所說，你持有的代币越多，被選中的幾率就越大。然後如果這一個使用者不能在規定的時間内産生一個區塊，呢麼PoS就會選擇另外一個驗證者來産生區塊。

是以總結之前的段落，PoS的缺點：跟PoW一樣，還是需要機器進行運算挖礦，沒有解決商業應用的痛點。

其優點：縮短達成共識的時間，不用消耗大量資源去挖礦。

三、股份授權證明（DPoS）

它跟PoS在名字上隻差一個D，其實質上與PoS的差別是，PoS隻要把代币放到PoS機制中就能成為驗證者，有幾率能有權生成區塊記賬，而DPoS則不同，并不是所有的擁有代币在機制中的節點都能成為驗證者，它比較像股東大會選舉股東代表一樣，在一堆擁有股份的股民中投票選擇前數十個票數最高的股東能成為股東代表，進而獲得股東代表各種權利。DPoS也類似，每個股東按其持股比例擁有的相應影響力，51%股東投票的結果将不可逆且有限制力，其挑戰是通過及時高效的方法達到51%标準。為達到這目标，每個股東可以投票授予一名代表，票數最多的前100位代表按規定時間輪流産生區塊。每個代表可以收到等同于一個平均水準的區塊所含交易費的10%的報酬。

總結下DPoS的缺點：該共識機制依賴代币。

其優點：大大減少參與驗證與記賬的節點數量，達到秒級的共識驗證，即共識驗證的時間大大縮短。