区块链共识算法和机制：初学者入门指南
在区块链共识算法的世界中，每个人都熟知区块链的重要性以及共识机制，因为共识是区块链网络的核心，其主要目的是在分布式系统之间达成协议（在区块链上） ）。
本文将探讨什么是区块链一致性算法？为什么这么有必要？共识算法的类型是区块链网络中的角色扮演？
您已经知道，您在不可变区块链网络上进行的每一个在线交易都是完全经过验证和保护的，但您有没有想过为什么，或者更重要的是，如何做到这一点？嗯，这就是区块链一致性算法发挥作用的地方，因为各种区块链网络可以通过几种不同的方式来验证和保护其网络上的一系列交易。
在这里，我们将解释什么是共识算法？
让我们来看看，
什么是共识算法？
像区块链这样的去中心化网络需要规则和流程，以便多个节点可以就网络的真实状态达成一致。这些规则和过程集称为一致性算法。
尽管已经针对各种区块链网络发现了许多不同的共识算法，但是工作量证明和利益证明变化仍然是达成共识的最广泛使用的机制。
为什么需要达成共识机制？
要理解不同类型的共识算法，我们必须首先理解为什么加密货币使用共识机制。由于区块链网络中没有中央实体来验证交易，因此必须由节点相对地完成这项工作。
区块链排除了一些节点从零开始创造资金，但可能存在误导性节点试图两次花钱，即所谓的双重支出。
例如，欺诈用户可以在网上商店购买一些商品，并突然尝试发送相同的代币进行交易所。
为避免这种双重花费，节点必须达成协议，以确定哪些事务有效，哪些事务无效。
简单的解决方案可能是每个节点都对哪些事务要包含在一个块中进行投票，哪些不是，但不幸的是，这样的解决方案会很弱。实际上，恶意用户可以创建数千个节点并操纵投票。
让我们来看看今天存在的各种共识算法吧
不同类型的区块链共识算法和机制：
- 验证的工作
- 验证的桩号
- 委托证明
- 租赁证明
- 经过时间的证明
- 实用的拜占庭容错
- 简化的拜占庭容错
- 委托拜占庭式的容错
- 有向无环图
- 验证的活动
- 验证的重要性
- 验证的能力
- 验证的销毁
- 验证的重量
工作证明（PoW）
在加密货币中，工作量证明（缩写为PoW）是一种使用难以计算但易于验证的函数来限制利用加密货币挖矿的优势的系统。
最初可追溯到1993年，开发了工作证明概念以防止网络攻击，如DDoS（分布式拒绝服务）。DDoS攻击是指像计算机这样的设备被破坏并充满流量，使您的系统不堪重负并因此变得疲惫和残疾的情况。
工作证明是一种计算机算法，现在许多加密货币如Bitcoin，Ethereum，Litecoin和其他人使用它来达成协议 – 或者更确切地说是去中心化协议 – 围绕区块链添加特定块。
2009年，比特币推广了一种使用Proof-of-Work作为一致性算法的创新方法，该算法用于验证交易并向区块链广播新块。
Hashcash（SHA-256）是比特币矿工用来解决计算上困难的数学问题的工作函数的证明，以便将块添加到区块链中。此hashcash函数生成一种不同类型的数据，用于验证是否已执行大量工作。
PoW概念需要解释昂贵的计算机计算，称为挖矿。开发此流程是为了确认交易的合法性或避免称为双重支出的现象。
工作量证明概念如下：
- 交易以块的形式上涨在一起。
- 矿工确认区块内的交易是合法的。
- 然后，矿工解决称为工作量证明问题的数学问题。
- 然后奖励给第一个解决问题的人。
- 已验证的交易存储在公共区块链网络中。
股权证明（PoW）
首先，我们必须知道什么是股份？
在加密货币术语中，利益是用户拥有的加密货币，并承诺参与无效宣告。
股权证明（PoS）是一种共识机制，其中基于区块链的网络的用户必须放弃其硬币或代币的某些部分，以便有机会验证区块中的交易。
一旦选择了用户来验证一个块，并且能够验证该块中的所有事务，那么他们就会为他们的工作奖励一定数量的加密货币。
PoS与工作量证明（PoW）算法相当，因为它们都需要其网络参与者（或验证节点）达到分布式共识。
此外，像PoS这样的共识算法的主要目标之一是保护区块链网络。在PoW中，验证交易的用户被称为矿工，但如指定的那样，在PoS中他们被称为伪造者。
有许多加密货币硬币正在寻求转换为股权证明系统，因为从长远来看它更加中心化和节能，并且对于具有更新概念的新投资者非常有吸引力。
常见的PoS硬币：Neo，Navvcoin，Reddcoin，PivX，Dash
委托的股权证明（DPoS）
委托证明（DPoS）一致性算法由Daniel Larimer在2014年创建.Bitshares，Steem，Ark和Lisk是一些利用DPoS一致性算法的加密货币项目“
基于DPoS的区块链与投票系统相关，利益相关者将其工作扩展到第三方。简单来说，他们能够为代表他们保护网络的少数代表投票。代表们也可以作为证人分配，他们有责任在新块的生成和验证过程中达成共识。投票权等于每个用户持有的硬币数。投票制度因项目而异，但总的来说，每位代表在要求投票时都会提出个别投票。通常，代表们收集的奖励按比例与各自的选民分享。
因此，DPoS算法构建了一个直接取决于代表声誉的投票系统。如果投票的节点行为不正常或不能正常工作，它将被迅速删除并被另一个节点替换。
在性能方面，与PoW和PoS相比，DPoS区块链更具可扩展性，能够处理每秒更多的事务（TPS）。
租赁证明（LPoS）
租赁证明证明是证明（PoS）算法的高级版本。通常，在Proof of Stake算法中，每个节点都拥有一定数量的加密货币，并且适合将下一个块添加到区块链中。但是，通过Leased Proof of Stake，用户可以将余额租赁到完整节点。租赁金额越高，选择整个节点生成下一个区块的可能性就越大。如果选择了节点，则用户将收到节点收集的部分交易费用。
Waves网络采用租用的利益证明（LPoS）一致性算法与Waves-NG协议相结合，可实现高度的可扩展性和事务吞吐量。
经过时间证明（PoET）
PoET是一种共识机制算法，通常用于许可的区块链网络，以确定网络上的挖矿权或区块获胜者。允许的区块链网络是那些需要任何潜在用户在允许加入之前识别自己的网络。基于公平的彩票系统，每个节点同样可能成为赢家，PoET机制基于在最大可能数量的网络用户之间公平获胜的机会。
每个节点的计时器都不同。网络中的每个用户都被分配了一段随机的等待时间，第一个完成等待的用户可以将下一个块提交给区块链。与吸管相比，但这一次，堆叠中最短的干线赢得了彩票。
实用的拜占庭容错（PBFT）
实际拜占庭容错（pBFT）是一种优化拜占庭容错方面（换句话说，防止拜占庭故障）的算法，并且已经在几个现代分布式计算机系统中执行，包括一些区块链平台。这些区块链通常使用pBFT和其他共识机制的组合。
Miguel Castro和Barbara Liskov在1999年发布的一篇论文中介绍了实用拜占庭容错算法（pBFT）。它提供了高性能的拜占庭状态机复制，每秒处理数千个请求，延迟时间减少了亚毫秒。
目前使用Practical Byzantine Fault Tolerance的两个项目是Hyperledger Fabric和Zilliqa。
简化的拜占庭容错
简化的拜占庭容错（SBFT），块生成器将一次收集所有事务，并在将它们组合在一个新类型的块中后确认它们。
SBFT实施了一种新的拜占庭容错算法，可以解决可扩展性和去中心化的挑战。与许多以前的BFT系统不同，只有在中心化在不到20个副本的情况下才能很好地工作，SBFT针对去中心化进行了优化，可以轻松管理100多个活动副本。SBFT提供基于以太坊EVM字节码的智能合约执行环境。
委托拜占庭式的容错
委托拜占庭容错（dBFT）是一种共识机制，它被称为NEO的加密货币所普及。dBFT实际上以与国家治理系统类似的方式运作，拥有自己的公民，代表和发言人，以确保国家（网络）的功能。该方法类似于PoS而不是PoW，通过使用投票系统来选择代表和发言人。
有向无环图
DAG主要是一种数据结构形式。虽然大多数区块链是包含数据的“块”的“链”，但DAG是一种理想的图形，其中数据以拓扑形式存储。DAG可以处理特定问题，如数据处理，路由，压缩。
DAG加密货币（有向无环图）的概念最初是由Sergio Demian Lerner于2015年在他的论文中发布的，其中概述了他的数字货币DAG硬币的概念。与不使用区块和矿工的区块链技术相比，DAG技术是另一种允许加密货币运行的系统。
在DAG中，每个事务都为彼此提供验证。网络用户既是矿工也是验证者，尽管他们无法验证自己的交易。这通常意味着在DAG中几乎不需要支付费用。
活动证明（PoA）
活动证明是许多区块链一致性算法之一，用于确保区块链上的所有交易都是真实的，并且所有用户就公共分类账的准确状态达成共识。活动证明是一种混合方法，它结合了另外两种常用的算法 – 即工作证明（POW）和质押证明（POS）。
重要性证明（PoI）
重要性证明是类似于PoS的一致性算法。节点“背心”货币参与创建块。与PoS不同，Proof-of-Importance量化了用户对网络的支持。新经济运动（NEM）正在使用重要性证明。
能力证明
容量证明（POC）是区块链中使用的共识机制算法，允许网络中的挖矿设备使用其可用的硬盘空间来决定挖矿权，而不是使用挖矿设备的计算能力（如工作证明）算法）或矿工在加密货币硬币中的利益（如在桩的算法证明中）。
销毁证明（PoB）
与PoW不同，销毁证明（PoB）是一种不会浪费能量的共识机制。
真正的计算能力对于避免操纵并不重要。在这种情况下，如果节点想要创建下一个块并获得奖励，则会销毁或刻录其令牌。
使用PoB，每当用户决定销毁其部分令牌时，他们就会购买一部分虚拟计算能力，使他们能够验证块。他们销毁的代币越多，获得奖励的可能性就越高。
今天成功使用这种机制的最著名的加密货币是SlimCoin（SLM），Counterparty（XCP）和Factom（FCT）。
重量证明（PoWeight）
权重证明共识机制基于由麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的研究人员创建的Algorand共识模型。Algorand协议依靠拜占庭协议协议简化了非常快速的交易，该协议也使其能够扩展到许多用户。
最后的想法：
所以现在您已经看到了区块链世界中存在的各种共识算法，因此有必要首先了解它们存在的原因。如果没有共识机制，许多区块链网络将无法正常工作并执行其全部容量，同时仍然保持去中心化和完全验证。无论是PoS，PoW还是PoB（甚至是BFT），现在有许多方法可以在保护区块链上的每个新块时处理验证过程。
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原文：https://www.developcoins.com/blockchain-consensus-algorithms