區塊鏈共識演算法和機制：初學者入門指南
在區塊鏈共識演算法的世界中，每個人都熟知區塊鏈的重要性以及共識機制，因為共識是區塊鏈網路的核心，其主要目的是在分散式系統之間達成協議（在區塊鏈上） ）。
本文將探討什麼是區塊鏈一致性演算法？為什麼這麼有必要？共識演算法的類型是區塊鏈網路中的角色扮演？
您已經知道，您在不可變區塊鏈網路上進行的每一個在線交易都是完全經過驗證和保護的，但您有沒有想過為什麼，或者更重要的是，如何做到這一點？嗯，這就是區塊鏈一致性演算法發揮作用的地方，因為各種區塊鏈網路可以通過幾種不同的方式來驗證和保護其網路上的一系列交易。
在這裡，我們將解釋什麼是共識演算法？
讓我們來看看，
什麼是共識演算法？
像區塊鏈這樣的去中心化網路需要規則和流程，以便多個節點可以就網路的真實狀態達成一致。這些規則和過程集稱為一致性演算法。
儘管已經針對各種區塊鏈網路發現了許多不同的共識演算法，但是工作量證明和利益證明變化仍然是達成共識的最廣泛使用的機制。
為什麼需要達成共識機制？
要理解不同類型的共識演算法，我們必須首先理解為什麼加密貨幣使用共識機制。由於區塊鏈網路中沒有中央實體來驗證交易，因此必須由節點相對地完成這項工作。
區塊鏈排除了一些節點從零開始創造資金，但可能存在誤導性節點試圖兩次花錢，即所謂的雙重支出。
例如，欺詐用戶可以在網上商店購買一些商品，並突然嘗試發送相同的代幣進行交易所。
為避免這種雙重花費，節點必須達成協議，以確定哪些事務有效，哪些事務無效。
簡單的解決方案可能是每個節點都對哪些事務要包含在一個塊中進行投票，哪些不是，但不幸的是，這樣的解決方案會很弱。實際上，惡意用戶可以創建數千個節點並操縱投票。
讓我們來看看今天存在的各種共識演算法吧
不同類型的區塊鏈共識演算法和機制：
- 驗證的工作
- 驗證的樁號
- 委託證明
- 租賃證明
- 經過時間的證明
- 實用的拜占庭容錯
- 簡化的拜占庭容錯
- 委託拜占庭式的容錯
- 有向無環圖
- 驗證的活動
- 驗證的重要性
- 驗證的能力
- 驗證的銷毀
- 驗證的重量
工作證明（PoW）
在加密貨幣中，工作量證明（縮寫為PoW）是一種使用難以計算但易於驗證的函數來限制利用加密貨幣挖礦的優勢的系統。
最初可追溯到1993年，開發了工作證明概念以防止網路攻擊，如DDoS（分散式拒絕服務）。DDoS攻擊是指像計算機這樣的設備被破壞並充滿流量，使您的系統不堪重負並因此變得疲憊和殘疾的情況。
工作證明是一種計算機演算法，現在許多加密貨幣如Bitcoin，Ethereum，Litecoin和其他人使用它來達成協議 – 或者更確切地說是去中心化協議 – 圍繞區塊鏈添加特定塊。
2009年，比特幣推廣了一種使用Proof-of-Work作為一致性演算法的創新方法，該演算法用於驗證交易並向區塊鏈廣播新塊。
Hashcash（SHA-256）是比特幣礦工用來解決計算上困難的數學問題的工作函數的證明，以便將塊添加到區塊鏈中。此hashcash函數生成一種不同類型的數據，用於驗證是否已執行大量工作。
PoW概念需要解釋昂貴的計算機計算，稱為挖礦。開發此流程是為了確認交易的合法性或避免稱為雙重支出的現象。
工作量證明概念如下：
- 交易以塊的形式上漲在一起。
- 礦工確認區塊內的交易是合法的。
- 然後，礦工解決稱為工作量證明問題的數學問題。
- 然後獎勵給第一個解決問題的人。
- 已驗證的交易存儲在公共區塊鏈網路中。
股權證明（PoW）
首先，我們必須知道什麼是股份？
在加密貨幣術語中，利益是用戶擁有的加密貨幣，並承諾參與無效宣告。
股權證明（PoS）是一種共識機制，其中基於區塊鏈的網路的用戶必須放棄其硬幣或代幣的某些部分，以便有機會驗證區塊中的交易。
一旦選擇了用戶來驗證一個塊，並且能夠驗證該塊中的所有事務，那麼他們就會為他們的工作獎勵一定數量的加密貨幣。
PoS與工作量證明（PoW）演算法相當，因為它們都需要其網路參與者（或驗證節點）達到分散式共識。
此外，像PoS這樣的共識演算法的主要目標之一是保護區塊鏈網路。在PoW中，驗證交易的用戶被稱為礦工，但如指定的那樣，在PoS中他們被稱為偽造者。
有許多加密貨幣硬幣正在尋求轉換為股權證明系統，因為從長遠來看它更加中心化和節能，並且對於具有更新概念的新投資者非常有吸引力。
常見的PoS硬幣：Neo，Navvcoin，Reddcoin，PivX，Dash
委託的股權證明（DPoS）
委託證明（DPoS）一致性演算法由Daniel Larimer在2014年創建.Bitshares，Steem，Ark和Lisk是一些利用DPoS一致性演算法的加密貨幣項目「
基於DPoS的區塊鏈與投票系統相關，利益相關者將其工作擴展到第三方。簡單來說，他們能夠為代表他們保護網路的少數代表投票。代表們也可以作為證人分配，他們有責任在新塊的生成和驗證過程中達成共識。投票權等於每個用戶持有的硬幣數。投票制度因項目而異，但總的來說，每位代表在要求投票時都會提出個別投票。通常，代表們收集的獎勵按比例與各自的選民分享。
因此，DPoS演算法構建了一個直接取決於代表聲譽的投票系統。如果投票的節點行為不正常或不能正常工作，它將被迅速刪除並被另一個節點替換。
在性能方面，與PoW和PoS相比，DPoS區塊鏈更具可擴展性，能夠處理每秒更多的事務（TPS）。
租賃證明（LPoS）
租賃證明證明是證明（PoS）演算法的高級版本。通常，在Proof of Stake演算法中，每個節點都擁有一定數量的加密貨幣，並且適合將下一個塊添加到區塊鏈中。但是，通過Leased Proof of Stake，用戶可以將餘額租賃到完整節點。租賃金額越高，選擇整個節點生成下一個區塊的可能性就越大。如果選擇了節點，則用戶將收到節點收集的部分交易費用。
Waves網路採用租用的利益證明（LPoS）一致性演算法與Waves-NG協議相結合，可實現高度的可擴展性和事務吞吐量。
經過時間證明（PoET）
PoET是一種共識機制演算法，通常用於許可的區塊鏈網路，以確定網路上的挖礦權或區塊獲勝者。允許的區塊鏈網路是那些需要任何潛在用戶在允許加入之前識別自己的網路。基於公平的彩票系統，每個節點同樣可能成為贏家，PoET機制基於在最大可能數量的網路用戶之間公平獲勝的機會。
每個節點的計時器都不同。網路中的每個用戶都被分配了一段隨機的等待時間，第一個完成等待的用戶可以將下一個塊提交給區塊鏈。與吸管相比，但這一次，堆疊中最短的幹線贏得了彩票。
實用的拜占庭容錯（PBFT）
實際拜占庭容錯（pBFT）是一種優化拜占庭容錯方面（換句話說，防止拜占庭故障）的演算法，並且已經在幾個現代分散式計算機系統中執行，包括一些區塊鏈平台。這些區塊鏈通常使用pBFT和其他共識機制的組合。
Miguel Castro和Barbara Liskov在1999年發布的一篇論文中介紹了實用拜占庭容錯演算法（pBFT）。它提供了高性能的拜占庭狀態機複製，每秒處理數千個請求，延遲時間減少了亞毫秒。
目前使用Practical Byzantine Fault Tolerance的兩個項目是Hyperledger Fabric和Zilliqa。
簡化的拜占庭容錯
簡化的拜占庭容錯（SBFT），塊生成器將一次收集所有事務，並在將它們組合在一個新類型的塊中後確認它們。
SBFT實施了一種新的拜占庭容錯演算法，可以解決可擴展性和去中心化的挑戰。與許多以前的BFT系統不同，只有在中心化在不到20個副本的情況下才能很好地工作，SBFT針對去中心化進行了優化，可以輕鬆管理100多個活動副本。SBFT提供基於以太坊EVM位元組碼的智能合約執行環境。
委託拜占庭式的容錯
委託拜占庭容錯（dBFT）是一種共識機制，它被稱為NEO的加密貨幣所普及。dBFT實際上以與國家治理系統類似的方式運作，擁有自己的公民，代表和發言人，以確保國家（網路）的功能。該方法類似於PoS而不是PoW，通過使用投票系統來選擇代表和發言人。
有向無環圖
DAG主要是一種數據結構形式。雖然大多數區塊鏈是包含數據的「塊」的「鏈」，但DAG是一種理想的圖形，其中數據以拓撲形式存儲。DAG可以處理特定問題，如數據處理，路由，壓縮。
DAG加密貨幣（有向無環圖）的概念最初是由Sergio Demian Lerner於2015年在他的論文中發布的，其中概述了他的數字貨幣DAG硬幣的概念。與不使用區塊和礦工的區塊鏈技術相比，DAG技術是另一種允許加密貨幣運行的系統。
在DAG中，每個事務都為彼此提供驗證。網路用戶既是礦工也是驗證者，儘管他們無法驗證自己的交易。這通常意味著在DAG中幾乎不需要支付費用。
活動證明（PoA）
活動證明是許多區塊鏈一致性演算法之一，用於確保區塊鏈上的所有交易都是真實的，並且所有用戶就公共分類賬的準確狀態達成共識。活動證明是一種混合方法，它結合了另外兩種常用的演算法 – 即工作證明（POW）和質押證明（POS）。
重要性證明（PoI）
重要性證明是類似於PoS的一致性演算法。節點「背心」貨幣參與創建塊。與PoS不同，Proof-of-Importance量化了用戶對網路的支持。新經濟運動（NEM）正在使用重要性證明。
能力證明
容量證明（POC）是區塊鏈中使用的共識機制演算法，允許網路中的挖礦設備使用其可用的硬碟空間來決定挖礦權，而不是使用挖礦設備的計算能力（如工作證明）演算法）或礦工在加密貨幣硬幣中的利益（如在樁的演算法證明中）。
銷毀證明（PoB）
與PoW不同，銷毀證明（PoB）是一種不會浪費能量的共識機制。
真正的計算能力對於避免操縱並不重要。在這種情況下，如果節點想要創建下一個塊並獲得獎勵，則會銷毀或刻錄其令牌。
使用PoB，每當用戶決定銷毀其部分令牌時，他們就會購買一部分虛擬計算能力，使他們能夠驗證塊。他們銷毀的代幣越多，獲得獎勵的可能性就越高。
今天成功使用這種機制的最著名的加密貨幣是SlimCoin（SLM），Counterparty（XCP）和Factom（FCT）。
重量證明（PoWeight）
權重證明共識機制基於由麻省理工學院計算機科學與人工智慧實驗室的研究人員創建的Algorand共識模型。Algorand協議依靠拜占庭協議協議簡化了非常快速的交易，該協議也使其能夠擴展到許多用戶。
最後的想法：
所以現在您已經看到了區塊鏈世界中存在的各種共識演算法，因此有必要首先了解它們存在的原因。如果沒有共識機制，許多區塊鏈網路將無法正常工作並執行其全部容量，同時仍然保持去中心化和完全驗證。無論是PoS，PoW還是PoB（甚至是BFT），現在有許多方法可以在保護區塊鏈上的每個新塊時處理驗證過程。
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原文：https://www.developcoins.com/blockchain-consensus-algorithms