『壹』 区块链技术中的共识算法
关于区块链技术的一些讲解和知识点分析我们已经给大家分享过很多次了。今天，霍营java课程就再来了解一下，区块链技术中的共识算法的一些基本定义与特点。
简单过一下区块链
我们一般意识形态中的链是铁链，由铁铸成，一环扣一环。形象地，区块链的也可以这么理解，只不过它不是由铁铸成，而是由拥有一定数据结构的块连接而成，这是一个简单的雏形
通俗讲解共识
所谓共识，通俗来说，就是我们大家对某种事物的理解达成一致的意思。比如说日常的开会讨论问题，又比如判断一个动物是不是猫，我们肉眼看了后觉得像猫，其满足猫的特征，那么我们认为它是猫。共识，是一种规则。
继续我们的会议例子。参与会议的人，通过开会的方式来达到谈论解决问题。
对比区块链中，参与挖矿的矿工通过某种共识方式(算法)来解决让自己的账本跟其他节点的账本保持一致。让账本保持一致的深入一层意思就是，让链中区块信息保持一致。
为什么需要共识，不需要可不可以?当然不可以，生活中没了共识的规则，一切乱套。区块链没了共识的规则，各个节点各干各的，失去一致的意义。
这两个例子的对应的关系如下：
会议的人=挖矿的矿工
开会=共识方式(算法)
谈论解决问题=让自己的账本跟其他节点的账本保持一致
如果你对节点的概念意思不懂，请先理解为矿工，一个节点内部包含很多角色，矿工是其中之一。
共识算法
目前常见的在区块链中，节点们让自己的账本跟其他节点的账本保持一致的共识方式(算法)有如下几种：
PoW，代表者是比特币(BTC)
弊端：
矿池的出现，一定程度上违背了去中心化的初衷，同时也使得51%攻击成为可能，影响其安全性。
存在巨大的算力浪费，看看矿池消耗大量的电力资源，随着难度增加，挖出的不够付电费
PoS，代表者是以太坊(ETH)，从PoW过度到PoS
弊端：
破坏者对网络的攻击成本很低，拥有代币就能竞争
另外拥有代币数量大的节点获得记账权的概率会更大，会使得网络共识受少数富裕账户支配，从而失去公正性。
『贰』 区块链的共识机制
一、区块链共识机制的目标
区块链是一种去中心化的数据库，也称为分布式账本。与传统中心化数据库不同，区块链技术允许数据库存储在全球成千上万的电脑上，并通过点对点网络进行同步。区块链由包含交易信息的区块有序链接而成。
区块链共识机制的目标是保证分布式系统里所有节点中的数据完全相同，并能够对某个提案（例如一项交易记录）达成一致。然而，分布式系统引入了多个节点，因此系统中会出现各种复杂情况。解决分布式系统中的各种边界条件和意外情况也增加了解决分布式一致性问题的难度。
二、区块链共识机制的分类
解决分布式一致性问题散携的难度催生了数种共识机制，它们各有优缺点，适用于不同的环境及问题。常见的共识机制包括：
1. PoW（Proof of Work）工作量证明机制
2. PoS（Proof of Stake）股权/权益证明机制
3. DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授权证明机制
4. PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）实用拜占庭容错算法
5. DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授权拜占庭容错算法
6. SCP (Stellar Consensus Protocol) 恒星共识协议
7. RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共识算法
8. Pool验证池共识机制
每种共识机制都有其特定的应用场景和优缺点。例如，PoW适用于公有链，而PBFT和DBFT主要适用于私有链和联盟链。SCP和Ripple共识算法则适用于特定的应用场景。
三、共识机制的详细介绍
1. PoW（Proof of Work）工作量证明机制
- 基本介绍：网络上的每个节点使用SHA256哈希函数运算不断变化的区块头的哈希值，直到达到目标值。
- 应用实例：比特币、莱特币、以太坊（前三个阶段）
- 优点：完全去中心化
- 缺点：资源浪费，共识效率低
2. PoS（Proof of Stake）股权/权益证明机制
- 基本介绍：要求证明货币数量的所有饥运权，相信拥有货币数量多的人攻击网络的可能性低。
- 应用实例：点点币、未来币
- 优点：节省能源，提高效率
- 缺点：挖矿成本接近于0，可能遭受攻击
3. DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授权证明机制
- 基本介绍：通过选举产生代表进行区块的生成和验证。
- 应用实例：比特股
- 优点：大幅减少参与验证和记账的节点数量，提高交易效率
- 缺点：投票积极性不高，依赖于代币
4. PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）实用拜占庭容错算法
- 基本介绍：通过三个阶段的信息交互和局部共识达成最终的一致输出。
- 应用实冲肢伏例：Hyperledger Fabric v0.6
- 优点：严格的数学证明，保证一致性输出
- 缺点：中心化程度较高
5. DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授权拜占庭容错算法
- 基本介绍：基于PBFT，存在专业记账的“超级节点”和不参与记账的普通用户。
- 应用实例：NEO
- 优点：保护系统不受无法行使职能的领袖影响
- 缺点：中心化程度较高
6. SCP (Stellar Consensus Protocol) 恒星共识协议
- 基本介绍：基于联邦拜占庭协议，能够去中心化的同时，又可以做到拜占庭容错。
- 应用实例：Stellar
- 优点：去中心化，拜占庭容错
- 缺点：具体应用场景有限
7. RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共识算法
- 基本介绍：基于互联网的开源支付协议，共识达成发生在验证节点之间。
- 应用实例：Ripple
- 优点：高效，快速确认交易
- 缺点：只适合联盟链或私有链
8. Pool验证池共识机制
- 基本介绍：基于传统的分布式一致性算法（Paxos和Raft）开发，辅之以数据验证的机制。
- 应用实例：具体应用场景有限
- 优点：高效，容错性强
- 缺点：具体应用场景有限
总结
区块链共识机制的目标是保证分布式系统里所有节点中的数据完全相同，并能够对某个提案达成一致。不同的共识机制适用于不同的环境和问题，每种机制都有其特定的优缺点。选择合适的共识机制需要根据具体的应用场景和需求来决定。