哪个共识机制更强？

编者按：本文来自（ID：deepychain），作者：Alyssa，36氪授权发布。

初入链圈，肯定经常听到POW、POS、DPOS。 区分是不是有点傻？ 今天我就和大家聊一聊常见的三种共识机制。 比特币解决拜占庭将军问题的重要手段之一就是采用了PoW共识机制。那么我们先来说明一下

什么是拜占庭问题？

拜占庭故障是由计算机科学史上的传奇人物莱斯利兰伯特提出的。 主要针对点对点通信中的基本问题——分布式系统的一致性问题。

兰伯特说：故事使问题流行起来。 因此，拜占庭将军问题是兰伯特在研究分布式系统容错时编造的故事：

拜占庭帝国要攻击一个极其强大的敌人，派出10支军队包围敌人。 由于种种原因，这10支军队无法集结起来进攻，只好分别驻扎，同时进攻。 而且这个敌人非常强大，可以同时抵挡5支拜占庭军队的进攻。 单打独斗，拜占庭军队任何一支都没有胜算。 除非至少一半以上（即 6 支或更多军队）同时进攻，否则敌人无法被击败。 军队分散在敌人周围，依靠信号兵互相传递信息：商讨“是否进攻”和“何时进攻”。 （因为有一个不可靠的通道会丢失消息，所以不可能通过消息传递来尝试实现一致性。因此，在研究拜占庭将军问题时，我们假设通道没有问题。即所有通信兵都是可靠，没有叛徒。）

那么问题来了，如果将军中有内奸，那么内奸将军可能会发错信息。 例如：命令其中4个军队进攻，然后命令另外5个军队不进攻，则只有4个军队同时进攻，战败。 只剩下5支部队，根本打不过这个强敌。 最终，拜占庭军队大败。 汉奸真是黑脸黑心。

在这种状态下比特币采用的共识机制是，拜占庭将军能否找到一种分布式协议，让他们远程协商，保证6支以上的军队同时进攻？ 为了赢得这场战斗？ 在计算机科学中，也存在类似的问题，例如安全漏洞。 系统中的不同节点将向观察者提供不同的信号。 如何在不知道信息是否损坏的情况下交换信息？

比特币与拜占庭将军问题有什么关系？

比特币解决了网络中存在的拜占庭将军问题。 比特币解决了分布式系统中信息不一致的问题。 众所周知，比特币是一个去中心化的网络，每一个节点，每一个矿工，就像拜占庭将军包围敌人一样。 而矿工记录的区块信息是否真实？ 会不会是假的？ 如何判断？ 邪恶的矿工伪造账目，就像潜入军队的叛徒一样。 他们会告诉其他节点，他们的虚假信息是真实的，他们的虚假账户也是真实的。

如果叛徒进来，他们将破坏整个比特币网络的真实性和有效性。 中本聪解决了这个问题。 首先，大神在设计比特币时采用了工作量证明机制（PoW）。 矿工需要找到一个正确的随机数才能记账。 随机数是大家公认的数学逻辑，随机的，没有人能控制。 如此一来，所有矿工（将军）达成共识，投身于蓬勃发展的挖矿事业。

其次，造假成本高，求真有好报。 矿工在挖矿上花费的时间、电力和资源越来越多，造假成本太高。 新的货币奖励也鼓励矿工记账。

第三，每个节点（通用）都有一个与其他节点实时同步的账本，账本上有时间戳和签名来验证身份。 如果有人造假，可以很清楚是谁在什么时候造的。

最后，当出现分歧时，只要多数人（50%以上）同意，少数服从多数，在去中心化网络中达成共识。 只要好的节点占多数，整个比特币网络的记账就是真实的。

什么是共识机制？

由于区块链是去中心化的去中心化网络，因此需要设计一种机制来维护系统运行的顺序（谁先到）和公平性（谁获得新币奖励？）。 共识机制决定谁获得区块链的记账权和新币奖励。 所有的共识机制都是为了解决特定的问题而设计的。 没有一种共识机制是完美的，各有优缺点。

工作证明，工作量证明。 POW 必须通过一定的工作量才能获得相应的奖励。 它需要矿工进行数学运算以获得记账权和新币。 需要花费大量的时间和资源作为保证记账的真实性和有效性。

POW是一种多劳多得的模式。 算力越高，挖矿时间越长，获得的数字货币就越多。 如果一个节点拥有全网40%的算力，那么该节点理论上有40%的概率在POW中获胜。 POW 就像一座金矿。 谁更强大，谁挖的时间更长，谁就会得到更多的黄金。 即：挖的越多，得到的越多。

谁使用战俘？

BTC 和 BTC 的子代（BCH、BCD 等）、早期的 ETH、LTC。

POW的优点是：

算法简单，采用大家公认的数理逻辑（求随机数），易于实现。 摧毁整个系统需要巨大的成本和一定的安全性。

POW的缺点是：

耗电大，处理效率低（每秒只能处理7笔交易）。 现在算力越来越集中，中心化越来越严重。 比特币网络解决了“拜占庭将军问题”。 前提之一是大多数人都是好人（51%以上的节点是好节点），否则就会出现51%的攻击。 目前，BTC.COM、蚂蚁矿池、微比特等矿池控制着超过51%的算力。 如果他们联手，或者被黑客控制，那么就有可能发生51%的攻击。

股权证明，股权证明。 人们害怕 POW 越来越中心化的算力分配，于是 POS 诞生了。 POS也叫权益证明，通过持币产生利息，奖励验证者/节点。 先介绍一个概念：货币时代。 币龄=币量x持有天数。 当你赚取利息时，你的持币天数会被清零，币龄也会被清空。 比如你有100个币，持有30天，那么你的币龄=100x30=3000。此时如果发现POS块，你的币龄会被清0。每365个币龄（模仿一年 365 天的年利率），你从区块中赚取利息。 如果利率是5%，那么一年后，总利息=3000*5%=150个币。 POS就像把钱存入银行。 银行根据您存入的数字货币数量和存储时间为您计算利息。

总的来说就是：持有货币，就有利息。 您持有的硬币越多，您赚的钱就越多。

谁使用 POS？

未来货币比特币采用的共识机制是，自2017年以来，ETH一直在为从POW转POS做准备。

POS的优点是：

无需拼电挖矿，不会浪费电能。 缩短了达成共识的时间，提高了效率。

POS的缺点是：

有权益的参与者可以持币赚取利息，所以不愿意卖币，容易出现垄断。 其次，所有的确认都只是概率的表达，还有其他攻击的可能。 挖矿成本低，硬分叉容易。

Delegated Proof of Stake，DPOS 与 POS 原理相同，只是选择了一些“董事代表”。 DPOS 也称为共享授权证明。 其原理是让每个代币持有者进行投票，从而产生一定数量的代表（超级节点或矿池），这些超级节点将代表代币持有者进行验证和记账。 而且这些超级节点的权利是平等的。 例如，EOS 将生成 21 个主节点和 100 个备份节点。 EOS全球超级节点竞选如火如荼进行中。

DPOS 就像董事会投票，代币持有者投票选出一定数量的节点（董事）。 代表们将按照既定的时间表依次出块。 如果代表未能行使他们的权力（例如产生区块），他们将被从名单中移除，网络将选举新的超级节点来取代他们。 所有代表将获得平均区块中包含的交易费用的 10% 作为补偿。

谁使用 DPOS？

防弹少年团、EOS

DPOS的优点是：

与POS相比，DPOS机制大大减少了参与验证记账的节点数量，属于弱中心化，大大提高了效率。 可实现二级共识验证。

DOPS的缺点是：

整个共识机制仍然依赖于代币，目前很多商业应用不需要使用代币。 但未来，谁又能说清楚。 DPOS在很大程度上赋能了每一个社区成员，也就是真正关心项目的人。 总的来说就是：得民心者得天下。 你越受欢迎，你赚的越多！