原文链接：The Beginner’s Guide to Consensus Mechanisms 

本文作者：John Lee Quigley&John Gilbert  编译：CoinTime

什么是共识机制？

区块链共识机制是新兴的Web3、金融和治理去中心化社会的基石。然而，这个新世界的设计师们对这些机制的设计进行了长期的辩论。而为了寻求可扩展性、安全性和去中心化之间的完美平衡，他们创造了一个永无止境的选项列表。

因此，任何想在区块链上构建或比较区块链及其相应的生态系统的人都必须对历史做权衡梳理。以下是一些背景知识。

要点：

本指南将解释共识机制是如何运作的，以及最突出类型之间的关键差异。

共识机制如何运作

为了理解共识机制是如何工作的，重要的是首先要认识到最终目标是维护网络参与者所有互动和交易的安全和公开记录。矿工或验证者节点管理该记录的所有更新和变化。在这样一个系统中，建立一个可信的方式来确保没有同行试图欺骗其他参与者，并确保他们将诚实的交易添加到分类帐中是至关重要的。例如，用户不应该能够重复消耗他们所拥有的资产，也不应该为了持有比他们最初拥有的更多的代币而操纵系统。

共识机制提供了区块链账本用来保护自己免受这种潜在的恶意交易的一套协议和规则。在大多数情况下，该协议通过加密挑战和奖励激励来实现这一点，允许网络领导者（矿工或验证者）验证用户试图执行的每个交易的真实性。一旦验证者就交易的合法性达成协议（共识），该协议就会将其添加到不可更改的区块链记录中。

共识机制通常使用新代币来进行激励和奖励，鼓励网络领导者只向同行提出合法交易的提案。这使得任何试图欺骗系统的人的操作都变得困难和昂贵。在大多数协议中，用户必须同时控制网络51%以上的计算能力，或者获得基础网络货币的重要部分。

为什么有不同的类型？

区块链架构师针对各种区块链用例和网络条件设计了不同类型的共识机制。他们还为项目提供了多种方法来解决著名的区块链三难问题。

三难问题提出，分布式系统只能实现三个要求中的两个：可扩展性、去中心化和安全性。因此，区块链必须根据其具体目标进行权衡。

在现实世界的例子中，比特币的工作证明（PoW）偏向于去中心化和安全，而以太坊的股权证明（PoS）模型更倾向于可扩展性，以支持去中心化的应用程序（dapp）。然而，这个例子是过度简化了，因为关于协议安全和去中心化的辩论是复杂和细微的。

此外，其他区块链共识机制根据他们希望实现的速度、安全或去中心化的程度，实施修改后的PoW或PoS。

区块链共识机制

比特币的创造者向世界介绍了一种新的方式，让计算机网络上的同行以去中心化的方式就账本的状态达成共识。从那时起，技术人员对其他共识模型进行了实验，做出了上述权衡。

工作证明（PoW）

第一个共识机制“工作证明”是由比特币创造者中本聪发明的。其他区块链网络，包括Litecoin和Dogecoin，也采用了这一机制。该模型要求被称为矿工的网络领导者消耗计算能力来解决一个极其复杂的加密学难题。作为第一个完成谜题并将此“工作证明”提交给其他同行的矿工，有资格向区块链添加新区块并获得相关的代币奖励。

PoW模型的安全性在于矿工在解决以下工作证明的无休止竞赛中所消耗的大量计算能力。由于有多个矿工为网络的最大利益而行动，攻击该系统的经济成本显著增加。这样一来，对于一个恶意行为者来说，尝试攻击系统是不切实际的。

PoW使得比特币成为地球上最安全的计算网络。然而，许多人对该网络的能源使用存在误解。我们在深入介绍PoW区块链的指南中对这些误解进行了澄清。

权益证明（PoS）

权益证明出现于2012年，是比特币PoW的替代方案。该模型用验证者取代了矿工，要求相关实体以基础网络货币的很大一部分作为质押，以获得向区块链提出和添加新区块的权利。网络的安全性来自于调整激励措施，因为拥有大量质押自然需要验证者诚信行事。

在2022年历史性的PoW切换后，以太坊成为了最大的PoS网络。虽然PoS代币只占整个加密货币市场价值的29％，但其共识机制是最广泛使用的。其他受欢迎的区块链，如BNB Chain和Cardano，也采用了这种模型， 其已经广为人知的安全性权衡在Blockworks的权益证明指南中有所解释。

委托权益证明（DPoS）

委托权益证明（DPoS）共识机制是PoS的修改版本，通常被认为更民主。在这种模型下，用户通过质押代币来投票给将在网络上验证交易的代表。委托给验证者的代币越多，他们在网络上生成区块并获得与质押者共享的奖励的机会就越大。运行DPoS模型的领先区块链网络的例子包括Solana、Tron、EOS和Tezos。

权威证明（PoA）

权威证明（PoA）是一种共识模型，其中网络验证者由基于声誉进行选择的预先批准的参与者组成。它通常是私人区块链或特定组织用例的理想选择，在这些用例中，只需要有限的验证者集来更新账本。PoA系统所需的少数验证者使其具有高度可扩展性，但同时也具有中心化的特点。Vechain和Blockstream的Liquid侧链是使用PoA实现的公共区块链最著名的例子。

活动证明（PoA）

活动证明（PoA）是一种混合共识模型，用于实现PoW和PoS的各个方面。该过程最初由矿工解决加密难题以提出新的区块开始，该区块随后由验证者签名后添加到区块链中。矿工和验证者因为对网络安全的贡献而获得区块奖励的一部分。Decred是在权威证明上运行的区块链项目的最重要的例子。

销毁证明（PoB）

销毁证明（PoB）共识机制实现了一种新的方法来减少PoW系统的高能耗需求。在这种修改后的模型下，矿工销毁他们持有的一部分代币来获得虚拟矿机，这赋予了他们提出和开采新区块的权利。矿工将资金转移到可验证的未用地址，并专注于发展他们的虚拟采矿平台，以最大限度地提高盈利能力。2014年推出的Slimcoin实现了PoB共识模型，Koinos模块化区块链也在2022年推出了这种共识机制。

容量证明（PoC）

容量证明（PoC）是另一种共识模型，试图降低PoW的高能耗需求。利用这种模式的区块链要求矿工使用计算机上的可用硬盘空间，为不那么复杂的加密难题提供解决方案。当用户成为一个节点时，这个难题的答案是预先存储的，因为更大的硬盘空间增加了矿工赢得区块奖励的机会。Chia、SpaceMint和Storj等第一代区块链实现了PoC模型。

经验证明（PoET）

经验证明（PoET）是由英特尔公司开发的一种共识算法，主要由许可的区块链网络使用。它实现了一个类似抽奖的模型来为下一个区块选择验证者。通过使用不可变和公开可验证的代码可以确保所有参与者都有平等的机会被选为验证者。值得注意的是，因为这种模式主要用于组织和企业，PoET参与者通常没有经济奖励。以企业为中心的分布式账本解决方案Hyperledger Sawtooth就是PoET模型的一个例子。

历史证明（PoH）

历史证明是由Solana区块链开创的基于时间的共识模型。它解决了PoW系统中的一个缺陷：验证者为同意交易的时间和顺序所花费的资源。PoH实现了基于加密证明的内部时钟功能，以实现近乎即时的处理和交易最终结果。Solana是已知的唯一一个使用这种共识模型的公共区块链，尽管该项目为确保可扩展性用PoS和其他技术对其进行了补充。

这对投资者意味着什么

共识模型为评估项目的长期潜力提供了一个指标。理想情况下，最可行的网络有一条通往可持续性和可扩展性的明确道路，同时保持合理的去中心化水平。尽管可能会出现新的共识模型，但随着行业向主流应用的推进，最广泛采用的实现方式将继续发挥重要作用。

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