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详解区块链中常见的八大共识机制!

2023.07.13

共识机制是指以分散的方式就网络状态达成统一协议的过程。 它也被称为共识算法,有助于将验证和验证信息添加到分类帐簿中,以确保区块链上只有真实的事务记录。在区块链发明后的近十年里,创造了新的共识机制。一些算法在工作量证明的基础上进行了改进,而另一些算法则将传统的分布式容错算法应用到区块链网络中。那么区块链中常见的共识机制是什么呢?

1.Pow工作量证明是衡量计算机工作量的共识机制。比特币采用工作量证明机制。 工作量证明主要通过哈希计算找到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 在计算出符合特定标准的哈希值之前,将完成整个块头数据中的随机数。简单来说就是多劳多得,计算能力强的人计算得更快,获得记账权的概率越高。 这种认证方法决定了验证过程需要大量的数据计算,而其他节点很容易验证计算结果是否正确,因此 恶意节点不能欺骗区块链系统。然而,这种证明方法需要消耗大量的能源(电力和计算硬件损耗) 环保。理论上,如果整个网络的计算能力是51%,区块链网络就可以得到有效的攻击,所以很多都是基于比特币的 代码产生的山寨币,市值小,容易受到攻击。

2.Pos权益证明:Pos权益证明也需要通过计算找到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物 判断节点权益的时间和数量。用户之间看到的计算目标值因权益大小而异。权益大的节点更容易获得目标值,更容易获得下一个区块的记账权。 这种方法不需要每个节点大量操作,节省了电力和能源。与此同时,全网51%的计算能力攻击在权益证明机制下是无效的,因为发起这种攻击会损害自己的利益。但是,货币持有量大的节点权可能会过大 大,区块链记账享有绝对控制权,容易造成信任问题。

3.DPoS 委托权益证明:DPoS 委托权益证明通过由持币人投票选出一定数量的代表达成共识。每个持币人的投票比例 与他持有的货币数量有关,他持有的货币越多,占的比例就越大。选定的代表可以有记账权,轮流记账;未能履行职责的代表也将被投票除名。任期结束后,新的代表将再次投票。

4.容量证明/空间和时间证明:容量证明是工作量证明的变体,更注重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,容量证书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。这个过程被称为绘图,使容量证书成为一种比工作证书更快的机制。这种方法的另一个优点是,它可以节省大量的能源,这与工作量证明机制不同。更不用说,任何硬盘存储更多哈希值的技术改进也将改进不在区块链中的人的技术,这不同于许多制造商制造的特殊芯片,后者除了采矿什么都不做。

5.唯一的节点列表(UNL):在Ripple和Stellar等区块链中使用的共识机制被称为唯一的节点列表。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有能力签署交易。UNL与向某些网站颁发数字证书的证书颁发机构非常相似。除了声称UNL中的节点是合法的外,它们声称每个节点都是唯一的,因为它们由不同的物理操作,从而降低了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集中的区块链系统。

6.时间证明,这是另一种共识机制,旨在取代工作量证明系统的低效率和浪费竞争。Hyperledgersawtoth等区块链中使用的一种机制,经时间证明,将随机为其节点提供计时器对象。计时器首先到期的节点将负责下一个块的发布。该系统为拜占庭将军问题的随机领导者选择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的漏洞,导致难以信任共识机制。更不用说,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机会。

7.权威证明:作为一种共识机制,权威证明与权益证明没有太大区别。两者的主要区别在于,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,因此更适合私有区块链。这种机制是一种具有能源效率的快速、可扩展的机制。但顾名思义,这种共识机制并不遵循分散化的原则。验证人的数量很少,所以审查和资金冻结等事情很容易实施。

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,而且是一张图片。Tangle也是DAG共识机制的一种形式。在这种机制下,每个块必须有两个父块。因此,为了通过DAG共识机制完成交易,用户需要验证他们以前的两笔交易容易。这种机制最大的优点是可以降低延迟和交易成本。然而,这种共识模型对提高可扩展性几乎没有影响,而且很容易受到攻击,因为任何攻击只需要34%的哈希计算能力来破坏系统。

区块链技术仍然是一个非常年轻的领域,没有完美的共识机制。然而,正在进行大量令人兴奋的研究,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。

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