科普向丨區塊鏈的共識機制是什么_POS

「幣全101」系列是針對新入門用戶推出的一檔區塊鏈科普系列欄目，讓零基礎的小伙伴也能輕松入門。

在大家閱讀一些區塊鏈相關資料時，總會看到“共識機制”這個名詞，還有PoW、PoS、DPoS等英文縮寫。那我們今天就來聊聊，究竟什么是區塊鏈的共識機制，而PoW、PoS、DPoS又代表著什么。

一、區塊鏈的共識機制是什么

區塊鏈常被大家稱為傳遞信任的工具，而這信任背后所依賴的就是共識機制。可以將區塊鏈看作是一個全民參與的分布式賬本，那么就需要制定一套大家認可接受的規則來解決“怎么記賬有效”、“選誰來記賬”的問題，而這套規則就是區塊鏈的共識機制。

為了方便理解，我們來舉個例子。一個寢室六人準備去聚餐，通過商議，選擇吃火鍋，那么吃火鍋就是大家形成的共識。而商議的方式，少數服從多數就是大家確定就餐地方的共識機制。

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

人民數字FINTECH推出區塊鏈科普動畫:人民日報數字傳播發布微博稱，人民數字FINTECH出品《趣味科普|區塊鏈動畫》。[2020/3/31]

在區塊鏈的世界里，因其本身去中心化的特性，導致并沒有一個像銀行一樣的中心記賬機構來保證鏈上所有的記賬內容保持一致，因此如何讓全網達成共識就顯得至關重要。共識機制就是用來解決這一難題的，可以說共識機制是分布式系統的核心。

而在共識機制中，PoW、PoS、DPoS，分別代表區塊鏈網絡的三種主要記賬規則，它們的作用非常大，直接關系到記賬權和相關收益的分配。下面為大家逐一介紹這三種主要的共識機制。

二、當前三種主要的共識機制

PoW工作量證明機制

動態 | 報告：區塊鏈等熱點詞促使童書科普百科類成交額同比增速最高:近日，京東圖書與艾瑞咨詢聯合發布了《2019中國圖書市場報告》。報告指出，AI、5G、區塊鏈、機器人、VR、智能家居、AR這些熱點詞，不斷點燃科技熱潮，科技在改變大眾生活的同時，也吸引了越來越多家長的關注，從小培養孩子對科技的興趣和熱愛。因此童書中科普百科類成交額同比增速最高，占比將近40%。[2020/1/8]

工作量證明，就是一份確認你所完成工作量的證明。工作量證明機制，就是通過工作量來證明你的貢獻值，再根據貢獻值的大小確定記賬權和獎勵。

在區塊鏈的世界中，這個證明過程，是依賴計算機進行數學運算進行的。可以簡單地理解為，大家共同去解答同一個題目，先計算出來的人就擁有了記賬權，并可以獲得相應的報酬，這個報酬就是網絡產生的數字通證。這也是BTC產出的流程，在BTC的網絡里，誰先將題目解出來，誰就可以獲得BTC作為獎賞。

聲音 | 上海股交所總經理：區塊鏈想要大規模發展要做好社會科普工作:金色財經報道，上海股交所總經理張云峰表示，區塊鏈當前還處于一個“概念”的階段，距離成熟應用，影響到百姓的日常生活還有很長的路要走。對于“區塊鏈”和其會帶來的社會和經濟效果，沈陽應當持審慎的態度。區塊鏈想要大規模發展，一方面要做好這項復雜技術的社會科普工作，加快社會大眾對區塊鏈的了解。另一方面，要充分發揮市場的作用，讓企業用實實在在的技術創新，賦能實體經濟的發展。[2019/11/17]

PoW的優點是，第一，記賬權和獎勵由工作量來確定，公平公正，節點之間實現了公平競爭；第二，完全的去中心化，不需要中心化的管理機構，系統按照共識就可以自行運轉。

其缺點是浪費能源和效率低下。參與者一起計算同一題目，但最終可獲得記賬權的只有一個人，其他人所作的都是無用功。但在這一過程中會耗費大量的電力資源。例如，BTC的產生就是采用PoW共識機制，每年會消耗大約幾十億美元的電力。另外，在鏈上節點的數量是巨大的，基于點對點的特性，當第一個解出答案的人對全網宣布并認領記賬權時，這一過程是非常耗時的，因此在PoW機制下全網達成共識的效率極差。

PoS權益證明機制

權益證明，是以與系統相關的權益——通證，作為分紅和選取記賬者的考量因素。持有通證的數量越多時間越長，即通證天數越大，越容易被選為用戶代表來進行記賬。因為通證對持有者來說就是他在區塊鏈系統的權益，所以這種方法被稱為基于權益的證明，類似于股票的分紅制度。

PoS的優點是，第一耗能少，相對于PoW來說，不需要大量能源的消耗；第二，作惡成本高昂，想要攻擊網絡的話，必須要有51%的通證天數，不但需要大量的通證，還要持有足夠長的時間，難度較高；第三，達成共識的時間短，網絡環境好的話，可實現毫秒級速度。

PoS的缺點有兩個，第一，通證趨于集中化，因為收益的分配取決于通證的持有量和持有時間，為了獲得更多的通證，通證就會逐漸集中起來；第二，流動性變差，持有通證便會有收益分配，持有者沒有套現的動力，導致通證的流動性變差。

DPoS委托權益證明機制

DPoS是在PoS基礎上產生的，在PoS機制下，持有通證數少的人很少有機會當選記賬者。為了能夠獲得記賬權，他們便商量采用DPoS機制，即通過投票選舉的方式，選出生產者，代表他們履行權利和義務。代表節點輪流進行記賬從而獲得分紅，并將節點獲得記賬總收入的一部分作為報酬，分給投票的用戶。如果生產者不稱職，隨時可能會被投票出局。投票的權重和分配的收益，都是按照持有的加密通證數量占總量的百分比來計算的，51%的股東的投票結果是不可逆且有約束力的。

其實，DPoS機制類似于現實中股份制公司，普通股民并不能進入董事會參與公司的管理，就要通過投票選舉代表組成董事會，根據投票權重選舉出能代表他們權益的人，進行公司管理，在區塊鏈中，就是選舉出代理人來記賬。

DPoS最大的優點是，記賬節點數量大大減少，記賬效率高。其缺點是減弱了去中心化的程度，由選出的代表進行記賬，存在一定的中心化控制。

三、結語

目前，還沒有任何一種共識機制是完美的，都有各自的短板。隨著區塊鏈技術不斷發展，共識機制也會不斷優化，未來可期。

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