MEXC Global分享：一文讀懂區塊鏈共識機制

無論是位元幣還是以太坊，還是其他區塊鏈網路的發展，它都有自己的共識演算法，在像區塊鏈這樣的分布式網路中，所有節點都是獨立和平等的，沒有控制其他節點的中心點，

那么如何保證在這個網路中公平、自動的運行呢？結合實踐，最重要的一點是因為共識機制，在一個公平透明的網路中，網路中的所有參與者都達到了a 共識，這就認可了他們網路的運行機制，并且可以積極地為之做出貢獻，

當然，做出貢獻也會有一定的獎勵，也就是我們常說的區塊獎勵，一般來說，伴隨著共識機制的，是這個網路的經濟激勵機制在發展，

如果共識和經濟激勵機制結合起來，會有更多的人參與其中，由用戶和開發者組成的社區會逐漸發展起來，最終在這個網路上形成一個巨大的生態，

在分布式網路的區塊鏈，每個節點如何在交易資料、貢獻和回報方面實作一致性？這需要使用區塊鏈提到的共識機制，

不同的網路會選擇自己的一套共識機制，讓網路中的所有節點得到普遍認可，一般來說，在區塊鏈，共識是每個人都認可并愿意自覺遵守的規則，

接下來，為大家介紹幾種應用廣泛的共識機制：POW（作業量證明機制）、POS（權益證明機制）、POC（容量證明機制）、POA（權威證明機制）、CPOC（有條件的容量證明機制）

1、POW（作業量證明機制）

POW是第一個區塊鏈共識演算法，自2009年以來，伴隨著Bitcoin的產生而出現，簡單來說，POW共識演算法就是確認網路參與者的作業量，并給予一定的獎勵，

在POW共識演算法中，要求發起者進行一定量的運算，也就意味著需要消耗一定量的運算時間，在該演算法的運行方式中，網路參與者在區塊鏈中添加一筆交易時，必須先解決某種復雜的計算問題，

這種方法可以確保網路參與者花費了一定的時間和資金來完成作業，這表明了他們不會損害區塊鏈的系統，因為對系統的損害會損失他們自身的利益，

比如Bitcoin和以太坊都是采用POW的共識演算法，目前是共識最為強大的兩大區塊鏈網路，POW的優點是一種最安全的共識演算法，能夠有效防止51攻擊，自2009年面世以來，得到了廣泛的認可，缺點是耗能較大，且吞吐速度較慢，

2、POS（權益證明機制）

POS也被成為股權證明，類似于銀行存款，這種共識演算法下，會根據網路參與者所持有的數字資產和持有的時長分派相對應的獎勵，也就是類似于銀行給存款發放的利息，

POS的出現實際上是為解決POW存在的耗能大的問題，所以它沒有使用計算的功能，網路參與者不需要耗費巨大的能量，而是必須具有代表這個網路的數字資產，

網路參與者擁有的該數字資產越多且持有的時間越長，證明參與者對該網路的貢獻越多，也就越值得信賴，在該網路中參與者獲得下一個區塊獎勵的概率就越大，

例如以太坊正在從POW轉向POS共識演算法，在以太坊網路的POS共識演算法中，用戶需要質押 32 ETH（以太坊的數字資產） 才能成為驗證者，驗證者被隨機選擇來創建區塊，并負責檢查和確認他們沒有創建的區塊，用戶所質押的ETH也能夠獲得一定的質押獎勵，

POS的優點在于攻擊成本高、節能、可擴展性大，且只要是有該網路的數字資產就能參與該網路，所以不易受規模經濟的影響，缺點是一旦遭受完整的攻擊，則整個網路就會失去價值，

3、POA（權威證明機制）

POA不是獨立的共識演算法，而一種結合了POW和POS的共識演算法，在POA共識演算法中，每個活躍節點首先按照POW的機制，需要不斷進行哈希計算，當節點計算出正確的哈希值并經過成功驗證以后，則會將該區塊作為資料源，匯出N個隨機的股權所有者，這些被選出來的股權所有者，就是被首先認可的賬戶，稱之為驗證人節點，

驗證人節點必須要先對自身的身份進行認證，這里需要使用被廣泛認可的并且存在于公共公證資料庫中的身份，這是一個強制性程序，

同時，POA演算法要求所有的驗證人節點全部在線，任意一個驗證人節點不在線，則會使得生成的新區塊無法獲得驗證，從而導致新區塊被丟棄，

POA共識演算法會周期性的統計被丟棄區塊的數量，并根據該數量來調整驗證人節點的數量，若丟棄區塊的數量較多，則減少驗證人節點數量，反之，則會增加驗證人節點，

例如公鏈賽道中的VeChain，由該專案基金會指定“權威主節點”，來維護VeChain網路的運行，每個節點運營商在任何給定時間必須持有至少 25,000,000 個 VET，

目前所對應的權威機構由101個VeChain“雷霆之源”超級節點組成，權威主節點是唯一被授權在VeChain雷神區塊鏈上打包區塊的節點，他們將獲得每個區塊交易費用的 30% 的獎勵，

POA共識演算法的優點是可以防止具有強大算力但僅持有少量股權的攻擊者，其中POS部分使得這些攻擊者得到出塊的可能性是非常小的，因此無法進行有效攻擊，而驗證人節點依靠資產獲利，這會使得驗證人長期持有該資產，有利于該數字資產的保值和減少波動，POA的缺點是略微中心化，通常不能保證抗審查力，

4、POC（容量證明機制）

POC也被成為空間證明，該演算法類似于POW，只不過是用空間代替了CPU進行計算，

在POC共識演算法中，網路參與者利用計算機的硬碟空間，來存盤提前運算好的哈希值，硬碟容量越大，儲存在硬碟里的哈希值就越多，在區塊網路中就越容易匹配到所需的哈希值，從而獲得更多的區塊獎勵，

POC共識演算法要求提前計算好哈希值并存盤在硬碟中，所以網路參與者并不需要進行實時計算，只需要在硬碟中進行掃盤，以此來找到與區塊所匹配的哈希值就能生成新的區塊，也就是說，相比于POW而言，POC共識演算法能夠省去大量的計算時間和耗費的能量，

例如分布式存盤賽道的Chia，在Chia剛出來的時候其“綠色BTC”、低門檻等特色吸引了一大波區塊鏈領域人士紛紛入場，

通過不斷地掃描硬碟中與區塊匹配的哈希值，來獲得區塊獎勵，目前Chia全網的容量已經高達32.16EiB（資料截止到11月1日），是當前全網容量最大的一個分布式存盤類專案，

POC共識演算法的優勢在于節能環保、參與門檻低，只要有硬碟就能參與到該網路中，缺點在于，POC的廣泛采用可能會引發生產更高容量硬碟的競賽，增加個人參與門檻和被攻擊的風險，

5、CPOC（有條件的容量證明機制）

CPOC是在POC共識演算法上進行升級的一種共識演算法，增加了POS共識機制，在CPOC共識演算法中，網路參與者也是利用硬碟空間來存盤哈希值，從而參與區塊獎勵的競爭，與此同時，網路參與者還能夠用自己持有的數字資產進行質押，以此來獲得更多的區塊獎勵，

在CPOC共識演算法中，實作了真正的低門檻參與，其一，CPOC是用硬碟來參與該網路，網路中的節點成本低，利用閑置的硬碟也能參與其中；其二，持有該網路中的數字資產也能夠參與其中并獲得獎勵，且通常來說，質押數字資產越多的網路參與者獲得的區塊獎勵也就越多，

例如以Bitcoin底層代碼為基礎，進一步添加智能合約，開發應用程式并發展其生態系統的“BTC3.0”--分布式搜索引擎QitChain，最終目標是成為有效資訊聚合器，其內在經濟機制中采用了CPOC的共識演算法，有硬碟或者有該數字資產的個人或機構均可以參與到該網路中，網路參與者能夠利用硬碟中填充的哈希值來獲得一定的區塊獎勵，并且還能夠通過質押其數字資產可以提高區塊獎勵數量，質押最多的前十大節點可以獲得更多的獎勵，

CPOC共識演算法的優點在于耗能低、綠色環保；在POS的機制下，該網路中的數字資產能夠獲得有效需求，支撐該網路的內部回圈，缺點在于CPOC共識演算法是一種創新的共識機制，需要不斷發展其應用才能獲得更強大的共識，

除以上所提到的5種共識機制以外，還有DPOW（延時作業量證明機制）、DPOS（授權股權證明機制）、PBFT（實用拜占庭容錯機制）、DBFT（授權拜占庭容錯演算法）、POB（啥訓證明機制）等等共識演算法，這些基本上都是在為了在區塊鏈網路中形成更強大、被更多人所認可的共識，