區(qū)塊鏈共識(shí)算法為什么要被不斷地更新

在每一種的加密貨幣背后，都有一種偉大的共識(shí)算法。 但沒有一種共識(shí)算法是完美的，但它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。他們的主要目標(biāo)是防止雙重支出。

重要的是要記住，它們都不是絕對(duì)完美的，在分散或部分分散化的環(huán)境中，不存在任何普遍達(dá)成共識(shí)的方法。每一個(gè)都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。這就是為什么算法被不斷地更新補(bǔ)并充各種各樣的插件的原因。有時(shí)，不同共識(shí)的方法會(huì)混合在一起，形成混合體。

目前，有幾種不同的協(xié)商共識(shí)機(jī)制。在我們回顧一些與之相關(guān)的內(nèi)容之前，有兩件事很重要：

1.目前，還沒有達(dá)成共識(shí)的一種普遍方法。

2. 此外，沒有絕對(duì)好的或壞的算法——它只是關(guān)于會(huì)計(jì)系統(tǒng)的要求。

讓我們來看看其中一些：

工作量證明（Proof of Work）：

PoW是目前區(qū)塊鏈技術(shù)最常見、最可靠的共識(shí)機(jī)制之一。這種機(jī)制的名稱不言自明。為了參與事務(wù)驗(yàn)證，必須公開證明已經(jīng)完成了一定的工作。這條規(guī)則禁止假選民參加投票。你做的工作越多，你提出下一個(gè)建議的機(jī)會(huì)就越大。

PoW是第一個(gè)區(qū)塊鏈共識(shí)算法。由中本聰（Satoshi Nakamoto）設(shè)計(jì)，用于比特幣區(qū)塊鏈。我們要感謝全球范圍內(nèi)的大規(guī)模采礦作業(yè)和電力消耗。我們知道它是可行的（這比我們能說的許多其他共識(shí)算法要多得多），但在游戲的這個(gè)階段，它開始被視為一種遺留技術(shù)。

權(quán)益證明（Proof of Stake）：

這種機(jī)制非常類似于公司股東之間的投票——持有更多股份的人獲得更多的權(quán)力。所以，重要的不是聲音的數(shù)量，而是聲音的分量。在權(quán)益證明中，一個(gè)新區(qū)塊的創(chuàng)建者是根據(jù)其財(cái)富以確定性的方式選擇的，也被定義為權(quán)力。

持有大量代幣的用戶有很高的動(dòng)機(jī)來確保系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)商共識(shí)，并以正確的方式實(shí)現(xiàn)。除此之外，如何保證網(wǎng)絡(luò)安全，防止各種攻擊、故障、虛假交易確認(rèn)等詐騙行為的發(fā)生，也是他們關(guān)注的問題。

該算法的優(yōu)點(diǎn)：驗(yàn)證者誠(chéng)實(shí)的動(dòng)機(jī)很簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：實(shí)際上很難構(gòu)建一個(gè)基于pos的系統(tǒng)來考慮所有可能的惡意行為場(chǎng)景。

委托證明 （Delegated Proof of Stake）：

DPoS與PoS有很大的不同，在這里，代幣持有者本身并不負(fù)責(zé)塊的有效性，而是選擇委托來為它們進(jìn)行驗(yàn)證。在DPoS系統(tǒng)中，通常有21-100個(gè)選定的代表。所選的委托會(huì)定期更改，并分配一個(gè)訂單來交付它們的塊。如果委托的數(shù)量較少，則允許它們有效地組織自己，并創(chuàng)建設(shè)計(jì)的時(shí)間間隔來發(fā)布?jí)K。如果委托人員經(jīng)常丟失它們的塊，或者發(fā)布無效的事務(wù)，代幣持有者將它們投票排除，并使用其他選定的委托替換它們。與PoW和PoS不同，DPoS中的挖掘人員可以協(xié)作開發(fā)塊。

拜占庭式容錯(cuò) （Byzantine Fault Tolerance）

BFT是用來修復(fù)一個(gè)不可靠節(jié)點(diǎn)的問題。如果社區(qū)的任何成員向其他成員發(fā)送關(guān)于事務(wù)的不一致信息，區(qū)塊鏈的可靠性就會(huì)崩潰，并且沒有中央權(quán)威可以介入來糾正它。為了解決這個(gè)問題，PoW已經(jīng)通過它的處理能力提供了BFT。另一方面，PoS需要一個(gè)更加明確的解決方案。節(jié)點(diǎn)將定期投票以識(shí)別真正的事務(wù)。使用與BFT一起工作的PoS版本似乎是在區(qū)塊鏈中批準(zhǔn)交易的最有希望的方法。

SIEVE

簡(jiǎn)言之，SIEVE增強(qiáng)了原來的PBFT算法，PBFT主要關(guān)注于提供一個(gè)實(shí)用的拜占庭狀態(tài)機(jī)復(fù)制，該復(fù)制通過假設(shè)存在獨(dú)立節(jié)點(diǎn)故障并操縱由特定獨(dú)立節(jié)點(diǎn)傳播的消息來容忍拜占庭式錯(cuò)誤。該算法設(shè)計(jì)為在異步系統(tǒng)中工作， 并通過添加推測(cè)性執(zhí)行和驗(yàn)證階段來優(yōu)化， 使其具有出色的開銷運(yùn)行時(shí)， 并且延遲僅略有增加。1）檢測(cè)和過濾可能的不確定性請(qǐng)求，建立進(jìn)入PBFT三相協(xié)議協(xié)議的事務(wù)的確定性，2）除了經(jīng)典PBFT提供的對(duì)驗(yàn)證器輸入狀態(tài)的一致意見外，還允許對(duì)驗(yàn)證器的輸出狀態(tài)運(yùn)行一致意見。SIEVE以模塊化的方式從PBFT派生而來，它重用PBFT視圖更改協(xié)議，以降低復(fù)雜性，避免從頭實(shí)現(xiàn)新的一共識(shí)協(xié)議。

權(quán)重證明（Proof of Weight）

權(quán)重證明是一種廣泛分類的協(xié)商共識(shí)算法。一般的思想是，在PoS中，您在網(wǎng)絡(luò)中擁有代幣的百分比表示您“發(fā)現(xiàn)”下一個(gè)塊的概率，在權(quán)重證明系統(tǒng)中，可以使用其他一些相對(duì)加權(quán)的值。它的一些實(shí)現(xiàn)是其聲譽(yù)和空間的證明。

空間證明 （Proof of Space）

空間證明與工作量證明非常相似，只不過它不是用來計(jì)算的，而是用來存儲(chǔ)的。空間證明與內(nèi)存困難函數(shù)和可檢索性證明有關(guān)。

空間證明是證明程序發(fā)送給驗(yàn)證程序的一段數(shù)據(jù)，用來證明程序保留了一定數(shù)量的空間。為了實(shí)現(xiàn)其實(shí)用性，驗(yàn)證過程需要高效，即消耗少量的空間和時(shí)間。為了穩(wěn)妥起見，如果驗(yàn)證程序?qū)嶋H上沒有保留所聲明的空間量，那么它應(yīng)該很難通過驗(yàn)證。

信譽(yù)證明 （Proof of Reputation）

PoR共識(shí)模型依賴于參與者的聲譽(yù)來保證網(wǎng)絡(luò)的安全。參與者（區(qū)塊簽名者）必須擁有足夠重要的聲譽(yù)，如果他們?cè)噲D欺騙系統(tǒng)，就會(huì)面臨重大的財(cái)務(wù)后果。這是一個(gè)相對(duì)的概念，因?yàn)閹缀跛械钠髽I(yè)如果被發(fā)現(xiàn)試圖欺騙，都會(huì)遭受重大損失，但大公司通常會(huì)損失更多。

唯一節(jié)點(diǎn)列表 （Unique Node Lists）

Ripple使用被稱為“唯一節(jié)點(diǎn)列表”（Unique Node list， UNL）的“集體信任子網(wǎng)絡(luò)”協(xié)商算法來處理高延遲，這通常是bft容忍系統(tǒng)的特征。為了達(dá)成共識(shí)，節(jié)點(diǎn)需要用它自己的UNL代替整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這種機(jī)制允許不足五分之一的節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)。

燒錢證明 （Proof of Burn）

在“燒錢”測(cè)試中，你不是花錢買昂貴的電腦設(shè)備，而是把代幣“燒”到一個(gè)無法回收的地址。您可以在一個(gè)基于隨機(jī)選擇過程的系統(tǒng)上獲得終身特權(quán)。礦商可以燒本國(guó)貨幣，也可以燒其他任何貨幣。你燒的金幣越多，你被選中開采下一個(gè)方塊的幾率就越高。如果你在系統(tǒng)中的賭注失敗了，那么最終，你會(huì)想要燃燒更多的代幣來增加你被選中進(jìn)入下一個(gè)方塊的幾率。PoB是PoW的一個(gè)很好的選擇，盡管協(xié)議會(huì)浪費(fèi)資源。

行動(dòng)證明 （Proof of Activity）

PoA是比特幣礦商的另一種激勵(lì)機(jī)制。這結(jié)合了PoW和PoS。在PoA中，礦商從PoW方法開始解決這個(gè)難題。如果挖掘出的塊不包含任何事務(wù)，系統(tǒng)將切換到PoS。根據(jù)頭信息，將分配一組驗(yàn)證器對(duì)新塊進(jìn)行簽名。如果驗(yàn)證器擁有更多的代幣，他就有最大的機(jī)會(huì)被選中。一旦所有選中的驗(yàn)證器簽名，模板就會(huì)變成一個(gè)塊。如果驗(yàn)證器未能完成該塊，那么將選擇一組新的驗(yàn)證器，這個(gè)過程將繼續(xù)，直到一個(gè)塊接收到正確數(shù)量的簽名。獎(jiǎng)勵(lì)在挖掘人員和驗(yàn)證人員之間進(jìn)行分配。PoA比PoW和PoS需要更多的能量。

消逝時(shí)間證明 （Proof of Elapsed Time）

PoET是一種協(xié)商共識(shí)機(jī)制算法，通常用于被許可的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，以決定網(wǎng)絡(luò)上的采礦權(quán)或區(qū)塊贏家。獲準(zhǔn)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是指那些要求潛在參與者在被允許加入之前先表明身份的網(wǎng)絡(luò)。就像彩票系統(tǒng)的原則一樣，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有均等的機(jī)會(huì)成為贏家，PoET機(jī)制基于將中獎(jiǎng)的機(jī)會(huì)公平地分配給盡可能多的網(wǎng)絡(luò)參與者。

權(quán)威證明 （Proof of Authority）

權(quán)威證明（PoA）是一種可用于授權(quán)賬簿的協(xié)商共識(shí)算法。它使用一組“權(quán)限”，這些“權(quán)限”是指定的節(jié)點(diǎn)，允許它們創(chuàng)建新塊并保護(hù)分類賬。使用PoA的賬簿需要大多數(shù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的簽名才能創(chuàng)建一個(gè)塊。

重要性證明（PoI）

這種協(xié)商共識(shí)的網(wǎng)絡(luò)不僅取決于代幣的數(shù)量，而且取決于生產(chǎn)系統(tǒng)行動(dòng)應(yīng)該得到報(bào)酬的可能性。標(biāo)記一個(gè)塊的機(jī)會(huì)是各種因素的一個(gè)組成部分，包括惡名（由一個(gè)不同的專門設(shè)計(jì)的框架控制）、平衡，以及往返于該位置事務(wù)的數(shù)量。這稱為重要性計(jì)算。