前言：共識算法是區(qū)塊鏈項目中最核心的部分。有分布式，就需要達(dá)成共識。目前為止，對于區(qū)塊鏈項目爭議最大的之一也是共識算法，比如EOS的DPoS機(jī)制。回到共識機(jī)制本身，我們?nèi)绾蝸砝斫獗澈蟮谋举|(zhì)呢？而不是人云亦云呢？從藍(lán)狐筆記的角度，共識算法是一個不斷演進(jìn)的過程，也是治理機(jī)制的一部分，無須一概否定。本文作者Phil Glazer，文章來源于hackernoon.com，由藍(lán)狐筆記社群芥彌翻譯。

共識算法的使用是去中心化加密貨幣最重要的一個特征。共識算法對于加密貨幣而言至關(guān)重要的，因為它可以防止雙花問題。從歷史上看，雙花問題是限制數(shù)字貨幣發(fā)展的一個重要挑戰(zhàn)，直到最近，采用了分布式賬本之后才得以改觀。

正因為加密貨幣是由公開的和不可篡改的分布式賬本實現(xiàn)的，因此必須采用共識算法來驗證賬本是否具有唯一性，以保證整個加密貨幣網(wǎng)絡(luò)不被惡意節(jié)點(diǎn)所破壞。

正如TechTarget所解釋，“在計算機(jī)科學(xué)中，共識算法是一種用在分布式過程或系統(tǒng)中，實現(xiàn)單一數(shù)據(jù)值的協(xié)議“。共識算法被設(shè)計用于涉及多個不可靠節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)可靠性。解決這個問題-即共識問題-在分布式計算和涉及多個代理的系統(tǒng)中非常重要。

為了適應(yīng)這種現(xiàn)實，共識算法有必要假設(shè)一些進(jìn)程和系統(tǒng)將不可使用，并且某些系統(tǒng)間的通信會丟失。因此，共識算法必須具備容錯的能力。例如，通常假設(shè)只需要一部分節(jié)點(diǎn)作出反應(yīng)，但最少需要百分五十一的節(jié)點(diǎn)反應(yīng)。

在加密貨幣方面，共識算法被設(shè)計成用來確保交易是有效的，通過采用冗余的方法，引入多個參與者來驗證交易準(zhǔn)確性。

在當(dāng)前的多個項目中，有四個主要的實現(xiàn)方式，每個都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和權(quán)衡：工作量證明（pow）,權(quán)益證明（pos），委托權(quán)益證明（dpos）和拜占庭容錯機(jī)制（bft）。值得注意的是，這是一個不斷發(fā)展的領(lǐng)域，存在其他方法，并且可能會出現(xiàn)新的方法。

工作量證明（pow）

工作量證明是第一個成功的去中心化區(qū)塊鏈共識算法。工作量證明被比特幣和其他的一些加密貨幣使用，例如以太坊（以太坊計劃遷移到權(quán)益證明），萊特幣，zcash，門羅和其他一些別的。

工作量證明要求節(jié)點(diǎn)參與者執(zhí)行計算密集型的任務(wù)，但是對于其他網(wǎng)絡(luò)參與者來說易于驗證。在比特幣的例子中，礦工競相向由整個網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的區(qū)塊鏈賬本中添加所收集到的交易，即區(qū)塊。為了做到這一點(diǎn)，礦工必須第一個準(zhǔn)確計算出“nonce”，這是一個添加在字符串末尾的數(shù)字，用來創(chuàng)建一個滿足開頭特定個數(shù)為零的哈希值。

工作量證明最顯著的優(yōu)點(diǎn)是，它在過去的幾年里得到了實踐的證明，這個比許多其他共識算法都更值得一提。然而，工作量證明并不是沒有缺點(diǎn)，其中包含采礦的大量電力消耗和低交易吞吐量。

權(quán)益證明（pos）

對于權(quán)益證明，有很多實施提議。在所有的實施方案中，權(quán)益證明要求所有的參與者抵押一部分他們所擁有的token來驗證交易。不同于通過完成復(fù)雜計算問題來驗證交易，驗證者需要通過鎖定token來完成交易驗證。

選取交易驗證者的方式通常是根據(jù)他們所抵押的token占整個網(wǎng)絡(luò)代幣的比例，以及token抵押時長，或者是一些其他的方式以確保交易驗證者的利益和整個網(wǎng)絡(luò)的長期利益是一致的。

工作量證明通過不劃算的耗費(fèi)電力來阻止不良行為，權(quán)益證明則通過長期綁定驗證者的利益和整個網(wǎng)絡(luò)的利益來阻止不良行為。因此，我們很樂于見到它的成功。

通過鎖定代幣，如果驗證者存在欺詐性交易，那么他們所抵押的token也會被削減。與工作量證明一樣，權(quán)益證明的細(xì)節(jié)比這里呈現(xiàn)的要豐富得多。

權(quán)益證明目前被用到點(diǎn)點(diǎn)幣，Decred， 以及不久之后會用在以太坊上。權(quán)益證明的優(yōu)勢在于它更經(jīng)濟(jì)，可能相比于工作量證明更能有效防止攻擊，但是目前還沒有被有效的證明，也沒有在大項目中實施。

委托權(quán)益證明（dpos）

雖然委托權(quán)益證明和權(quán)益證明名字差不多，但實施細(xì)節(jié)卻有顯著的不同。在委托權(quán)益證明中，不同于權(quán)益證明的抵押token來驗證交易，而是通過token的持有者投票產(chǎn)生一組交易驗證者（超級節(jié)點(diǎn)）。

委托權(quán)益證明既是去中心化的，因為網(wǎng)絡(luò)中的所有參與者都能參與投票選取節(jié)點(diǎn)來驗證交易，但也是中心化的，因為只有一組交易驗證者，這樣的好處就是提高交易和驗證的速度。

委托權(quán)益證明的實施中需要維持良好的信譽(yù)，持續(xù)投票流程以及驗證節(jié)點(diǎn)的更換，來得以保證選取產(chǎn)生的驗證者有良好的責(zé)任心和誠實感。

委托權(quán)益證明的優(yōu)勢在于良好的可擴(kuò)展性以及快速的交易驗證，但是缺點(diǎn)在于部分中心化，并且治理模式還沒在大的區(qū)塊鏈項目中被證明行之有效。委托權(quán)益證明目前被用于Steemit，EOS和BitShares等項目中。

拜占庭容錯機(jī)制（bft）

拜占庭容錯機(jī)制本質(zhì)上是一個高度技術(shù)性的算法（像其他共識算法一樣）。一般來說，加密貨幣項目所采用的拜占庭容錯機(jī)制是通過允許將軍（節(jié)點(diǎn)）分別管理一條鏈，并在彼此之間共享消息用來確保正確的交易記錄和每個節(jié)點(diǎn)的誠實性。

比較突出的是，拜占庭容錯機(jī)制被用于瑞波（驗證節(jié)點(diǎn)由瑞波團(tuán)隊選出）和恒星幣（任何人都可以當(dāng)驗證節(jié)點(diǎn)，信任節(jié)點(diǎn)由社區(qū)共識產(chǎn)生）。

拜占庭容錯機(jī)制的優(yōu)勢在于可擴(kuò)展性和低廉的轉(zhuǎn)賬費(fèi)用，但是和委托權(quán)益證明一樣，引入了部分中心化。

新興的共識算法

正如前面所提到的，共識算法和交易驗證的問題非常困難，并且非常微妙。目前有更多新的共識算法提出不同的權(quán)衡方案，并且可能會替代當(dāng)前所使用的共識算法。

目前，dag正受到越來越多的關(guān)注，并且為可擴(kuò)展性提出一個可靠的潛在解決方案，Hashgraph，Tangle和Block-lattice是最近受到關(guān)注的三種實現(xiàn)方式（同樣，即將推出的更多內(nèi)容- 并非所有關(guān)注都是正面的）。

總結(jié)

短時間內(nèi)，共識算法必須在可擴(kuò)展性和中心化之間進(jìn)行權(quán)衡（盡管第二層網(wǎng)絡(luò)可能會打破可擴(kuò)展性和中心化這個平衡，例如分層網(wǎng)絡(luò)，以太坊雷電網(wǎng)絡(luò)，比特幣閃電網(wǎng)絡(luò)）。我們還是很期待能夠看到，哪個共識機(jī)制能夠刺激大規(guī)模的參與者參加穩(wěn)定治理，以及協(xié)議和社區(qū)如何適應(yīng)技術(shù)發(fā)展。