POW:共识机制，区块链的价值与灵魂_区块链

怎么才能在区块链分布式系统中更高效地达成共识，保障区块链系统的正常运行？共识机制在其中起到了决定性的作用。作为区块链技术的核心元素，共识机制的设计决定了整个系统的可扩展性、安全性和去中心化的程度，也决定了系统能否承载更多、更复杂的应用，以及是否能适应更广泛的应用范围。比特币的成功吸引了大量的关注，其共识机制也引来了众多模仿者。一些人试图对其进行完善，还有另一些人希望对它进行全面革新。POW工作量证明

比特币使用的是POW工作量证明机制，其后来者以太坊、莱特币也采用同样的共识机制。POW需要进行大量的计算，以算出系统给出的数学难题。具体来说就是，计算出新区块的hash值，并且这个hash值要小于某个数，而且计算难度每过一段时间就会调整，以应对全网算力的变化，用来平衡生成一个区块所需的时间。尽管POW是非常公平和安全的共识机制，但它巨量的计算会消耗大量的能源，并造成环境污染。国际能源署2016年的数据显示，加密货币挖矿每年消耗的能源相当于希腊、以色列、智利、捷克等国的能源消耗水平。此外，加密货币挖矿行业每年产生的二氧化碳排放量，保守估计也要超过纽约到洛杉矶30多万次航班飞行的二氧化碳排放量。POS权益证明

北京政府要求超前布局区块链，加快共识机制、分布式存储和跨链协议等技术突破:8月3日，中共北京市委办公厅、北京市人民政府办公厅向各区委、区政府、市委各部委办、市各国家机关、各国有企业、各人民团体以及各高等院校印发《北京市关于加快建设全球数字经济标杆城市的实施方案》通知，通知指出，要超前布局区块链，围绕区块链高性能、安全性、隐私保护、可扩展性等方向，加快共识机制、分布式存储、跨链协议、智能合约等技术突破，实现大规模区块链算法性能关键技术突破，以及通过汇聚激活超大规模的数据要素资产，率先建设数据原生的城市基础设施，集中建设开放互联的国际数据枢纽等来打造全球领先的数字经济新体系。（北京市人民政府官网）[2021/8/3 1:31:22]

POS权益证明机制解决了POW工作量证明机制能源浪费的问题，通过持有Token的数量和时长来决定获得记账权的机率。相比POW，POS避免了挖矿造成大量的资源浪费，缩短了各个节点之间达成共识的时间，网络环境好的话可实现毫秒级，对节点性能要求低。但POS的缺点同样明显，持有Token多的节点更有机会获得记账权，这将导致“马太效应”，富者越富，破坏了区块链的去中心化。DPOS委托权益证明

动态 | Blockstack发布更新版白皮书 详述共识机制设计及区块链演进路径:据链闻消息，分布式计算网络Blockstack发布了更新版白皮书，更详细地解释和定义了该项目最新的技术成果，其中包括共识机制设计、Stacks区块链的最新演进、智能合约语言等信息。Blockstack表示，其团队发明了一种燃烧证明挖矿（proof-of-burn mining）的形式 , 借力比特币网络，随着时间推移，当其自身PoW挖矿可以提供足够强的安全保障时，Stacks区块链将变成一条独立的区块链，这个过程通过一种“可调谐的”共识算法实现，将逐渐给予自身的Stacks挖矿更多的权重，而借力于比特币燃烧证明的权重则相对减少。此外，Stacks区块链v2版本将支持智能合约，重点关注安全性，Stacks区块链的智能合约是图灵不完备的，能够更容易的预测智能合约与系统其他部分的交互及其执行的成本。此前消息，Blockstack曾向美国证券交易委员会（SEC）提交5000万美元Stacks代币融资申请，若获批，可能将成为首个符合SEC标准的代币产品。目前Blockstack已开始向2017年预注册的投资者发放Stacks代币，投资者需要完成“合格购买者”的KYC流程。[2019/6/1]

DPOS委托权益证明与POS原理相同，其主要区别在于，DPOS的Token持有者可以投票选举代理人作为超级节点，负责在网络上生产区块并维护共识规则。如果这些节点未能履行职责，将投票选出新的节点。DPOS算法由DanLarimer于2014年提出，并被EOS、Tron、Bitshares等项目采用，其每秒处理的交易量比POS更高，能源消耗较少，但由于记账权集中在一小部分节点手中，因此它也倾向于中心化。POA权威证明

金色晚报 | POS发明者Sunny King推出全新共识机制SPoS 狂人研究院等公众号被封:BTC挖矿难度首次突破7T；日本矿机生产商计划在公寓内进行虚拟货币挖矿；火币印尼数字货币交易所今日正式上线运营。更多晚报内容，请查看图片。[2018/9/7]

POA不是一种独立的共识算法，而是POW和POS混合的算法，目前有唯链、欧链等采用了POA共识机制。POA节点之间无需进行通信即可达成共识，因此效率极高。并且它也能很好地对抗算力攻击，安全性较高。但是POA需要一个集中的权威节点来验证身份，这就意味着它会损害区块链的去中心化，这也是在去中心化和提高效率之间的妥协。PBFT拜占庭容错算法

PBFT模型是建立在工作量证明基础之上的另一种共识机制，这个概念本身比POW早了十年。它在20世纪90年代后期被提出，旨在抵御恶意节点破坏网络的风险，使用PBFT的风险很低，并且信任与资产所有权完全脱钩。PBFT系统的工作原理是，恶意节点的最大数量不得大于或等于系统中所有节点的三分之一。随着节点数量的增加，系统变得更加安全。PBFT的变体目前被Hyperledger，Stellar和Ripple等采用。上述几例只是所有共识机制中常见的一部分，它们经过时间的验证，已经被各种区块链项目采用，但在某种程度上共识机制的发展都是为了解决POW和POS的缺陷，也就是为了在区块链“不可能三角”——去中心化、可扩展性、安全性之间达到平衡。毕竟，区块链从根本上提供的是去信任的系统，安全和权力下放是一开始建立信任的关键，可扩展性则是系统可用性的决定因素。

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