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详解区块链中常见的八大共识机制!
区块链
区块链技术作为比特币的底层技术,类似于数据库账本,而共识机制是去中心化的分布式账本中的规则核心,决定了区块链的安全性、可扩展性和去中心化程度等许多重要特性。

共识机制是指以去中心化的方式就网络的状态达成统一协议的过程。 也被称为共识算法,有助于验证和验证信息被添加到分类账簿,确保只有真实的事务记录在区块链上。在区块链被发明后的近十年历程里,不断有新的共识机制被创造出来。有些算法在工作量证明的基础上作出改进,有些则将传统的分布式容错算法运用到区块链网络中。那么目前区块链中常见的共识机制有哪些呢?

1.Pow工作量证明:是一种衡量计算机工作量的共识机制。比特币使用的就是工作量证明机制。 工作量证明主要通过哈希计算找出合理数据的步骤来完成:将区块头数据带入哈希函数计算公式,不断调 整区块头数据中的随机数,直到计算出满足特定标准的哈希值,工作量证明就会完成。简单来说就是多劳多得,谁的算力强,计算得就更快,获得记账权的概率就越高。 这种证明方式决定了其验证过程需要大量的数据计算,而其他节点却很容易验证计算结果是否正确,因此 区块链系统无法被恶意节点所欺骗。但是这种证明方式需要消耗大量能源(电力及计算硬件损耗),很不 环保。并且在理论上,如果集合了全网51%的算力即可对区块链网络进行有效攻击,因此许多基于比特币 代码产生的、市值较小的山寨币很容易遭受攻击。

2.PoS权益证明: PoS权益证明同样需要通过计算找出合理的哈希值来完成。但不同的是权益证明机制通过节点持有加密货 币的时间和数量来判断节点的权益大小。根据权益大小不同,用户之间看到的计算目标值也不同。权益大的节点,获得目标值更加简单,更容易获得下一个区块的记账权。 这种方式不需要每个节点都进行大量的运算,节省了电力能源。同时全网51%的算力攻击在权益证明机制下是无效的,因为发起这种攻击反而会损害自身的利益。但是可能会出现币种持有数量大的节点权力过 大,对区块链记账享有绝对支配权的情况,容易引发信任问题。

3.DPoS 委托权益证明: DPoS 委托权益证明通过由持币人投票选举出一定数量的代表来达成共识。每个持币人的投票所占的比重 与他持有的币种数量有关,持有的越多,所占的比重越大。被选出的代表可拥有记账权,轮流进行记账;未能很好履行职责的代表还会被投票除名。这一任期结束后,新的代表会再次通过投票产生。

4.容量证明/空间和时间证明:容量证明是工作量证明的一种变体,它更多地关注内存而不是处理能力。从某种意义上说,这是对PoW的改进,即使在挖掘开始之前,容量证明也要求节点将预先计算的哈希值存储在其硬盘驱动器和其他内存单元上,这个过程称为绘图,绘图使容量证明成为比工作证明更快的机制。这种方法的另一个优点是它可以节省大量能源,这与工作量证明机制不同。更不用说,硬盘存储更多哈希值的任何技术改进也将为不在区块链中的人改进技术,这与许多制造商制造的专用芯片不同,后者除了采矿之外什么都不做。

5.唯一节点列表(UNL):在Ripple和Stellar等区块链中使用的共识机制被称为唯一节点列表。UNL的核心是允许某些节点签署交易,任何用户都可以简单地验证签署的区块是否是最新的。这种共识机制的核心问题是确定哪些节点将有能力签署交易。UNL非常类似于向某些网站颁发数字证书的证书颁发机构,除了声称UNL中的节点是合法的之外,它们声称每个节点都是唯一的,因为它们由不同的实体运营,因此降低Sybil攻击的可能性。UNL共识机制也是目前较快的机制之一。然而,最大的缺点是它是一个比其他共识机制更加集中的区块链系统。

6.已用时间证明:这是另一种共识机制,旨在通过关注随机化来取代工作量证明系统的低效率和诱导浪费的竞争。HyperledgerSawtooth等区块链中使用的一种机制,经过时间证明会随机为其节点提供一个计时器对象。计时器首先到期的节点将负责发布下一个块。该系统为拜占庭将军问题的随机领导者选择方面提供了有效的解决方案。然而,由英特尔开发的合作伙伴技术SGX已被证明存在一些严重漏洞,导致难以信任共识机制。更不用说,重要的是要确保给定计时器对象的每个节点都是唯一的,并且没有用户假装是多个节点来增加他们被选中的几率。

7.权威证明:作为一种共识机制的权威证明与权益证明并没有太大的不同。两者之间的主要区别在干,在权益证明中,验证者质押硬币,而在权威证明中,他们质押自己的声誉。区块链中的验证者数量相当少,因此更适合用于私有区块链。这种机制是一种快速、可扩展的机制,同时具有能源效率。但是,顾名思义,这种共识机制并不遵守去中心化的原则。验证者的数量非常少,因此可以轻松实施审查和资金冻结之类的事情。

8.有向无环图:有向无环图是计算机科学中众所周知的数据结构。事实上,区块链也是DAG的一个例子,因为它有一个明确的方向,没有任何循环,并且是一个图。1OTA使用的Tangle也是DAG共识机制的一种形式。在这种机制中,每个块必须有两个父块。所以,为了通过DAG共识机制完成一笔交易,用户需要验证自己之前的两笔交易。这种机制的最大优势是它可以减少延迟和交易费用。然而,这种共识模型对提高可扩展性几乎没有任何作用,而且极易受到攻击,因为任何攻击只需要34%的哈希算力就可以破坏系统。

区块链技术还是一个非常年轻的领域,没有完美的共识机制。然而,有大量令人兴奋的研究正在进行,许多令人兴奋的新区块链正在通过各种共识机制突破可能的极限。


责任编辑:华轩 来源: 中金网
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