区块链主流共识算法

1. POW（工作量证明）

Proof Of Work比特币共识算法，即工作量证明。 工作量证明系统（或协议、函数）是一种针对拒绝服务攻击和其他服务滥用的经济对策。 它需要发起者进行一定量的计算，这意味着计算机需要消耗一定的时间。 这种系统要求被证明的过程低效且冗长，但验证高效且快速。 综上所述，解决难，验证容易。

比特币是第一个区块链应用，也是最著名的应用之一。 它使用的共识机制是POW。 那么它是如何实现的呢？

在比特币中，使用 SHA256 等哈希函数作为解决方案。 SHA256具有以下特点：

它是一个hash函数，即相邻的x1和x2，得到的f(x1)和f(x2)相差很大。 不可逆推导，给定f(x)的值，无法推导输入值。 要使 f(x) 落在特定范围内，没有比用尽更好的方法了。

在实际使用中，每个节点需要打包相同的交易数据，然后从末尾加上一个随机数（由节点自己选择）作为整体输入计算输出值，并将结果与​​当前挖矿难度进行比较（要求输出值前的x)位为0)，如果满足条件，则广播给附近的节点； 如果不满足，则替换随机数，继续求解。 最快获得解的节点可以视为挖矿的赢家，获得其他节点的共识。

目前，比特币吸引了全球大部分算力，其他采用PoW共识机制的区块链应用很难获得同等算力来保证自身安全比特币共识算法，无法复制比特币的辉煌; 同时，由于挖矿浪费了大量资源，达成共识的周期很长，导致比特币的TPS（transaction per second，每秒执行的交易数）极低，只有单数字。

2.POS（股权证明）

POS通过区块链系统内部的虚拟资产进行安全管理，根据节点持有代币的数量或存续时间来决定节点享有的权利。 区块链系统中的参与者将他们所持有的虚拟资产（Coin 或 Token）锁定在区块链上，他们签署消息以达成共识。 只有那些已经是系统一部分的参与者才能决定下一个区块是什么。

从经济学的角度来看，PoW 共识算法自然可以防止区块链的分叉（区块链分叉的本质是网络的节点对区块链的产生产生分歧，无法达成共识）。 但是，PoS 需要仔细设计相应的规则来防止分叉。 例如，PoS可以设置惩罚机制，要求参与挖矿的矿工锁定一定数量的虚拟资产。 如果检测到他们有不当行为，系统将没收全部或部分锁定的虚拟资产。

3. DPOS（委托权益证明）

DPoS机制，中文名称叫共享授权凭证机制（也叫受托人机制）。 其原理是让每个通过的节点投票，选出得票最多的节点，比如100，然后这些节点会行使相似的POS权力。 DPOS 利用利益相关者批准投票的权力以公平和民主的方式解决共识问题，并且所有网络参数，从费用估算到区块间隔和交易规模，都可以由选定的代表进行调整。 从某种角度看，DPOS有点像议会制或人民代表大会制。 如果代表未能履行职责（轮到他们时未能产生区块），他们将被除名，网络会选出一个新的超级节点来取代他们。

4. PBFT（实用拜占庭容错）

Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法。

拜占庭假设对现实世界进行建模，在现实世界中，由于硬件错误、网络拥塞或断开连接以及恶意攻击，计算机和网络的行为可能无法预测。 拜占庭容错协议必须处理这些故障，并且这些协议还必须满足它们试图解决的问题所要求的规范。 这些算法通常以弹性 t 为特征，弹性 t 表示算法可以处理的故障进程数。 很多经典算法问题只有在t小于n/3时才能求解，比如拜占庭将军问题，其中n是系统中的进程总数。

5. BFT-DPoS

BFT-DPoS，拜占庭容错 - Deligated Proof of Stake，Delegated Proof of Stake with Byzantine Fault Tolerance。 在EOS白皮书中，当每个见证人出块时，全网广播。 其他见证人收到新区块后，立即对该区块进行验证，并立即将签名验证通过的区块返回给区块见证人。 等待其他见证人自己出块后再确认。 从当前区块见证人的角度来看，他产生了一个区块并向全网广播，然后陆续收到其他见证人对这个区块的确认。 在收到 2/3 见证人确认的那一刻，区块（包括交易）是不可逆的。 交易确认时间大大缩短，从45秒缩短到3秒左右（主要是等待出块的时间）。

EOS 最初使用的是 DPoS。 为了效率，它采用了PBFT和DPOS相结合的BFT-DPoS，理论上的确认速度得到了极大的提升。 由于EOS在设计之初提出选择21个超级节点作为见证人，负责全网的区块生成，因此被诟病缺乏区块链的去中心化精神。 事实上，比特币和以太坊的前身经过早期发展，大部分算力已经集中在各大矿池和机构手中，所以EOS只是提前确定了这个生态，写在了台面上，就会有受到这样的批评。

EOS的这种妥协其实兼顾了中心化和效率，是对区块链的有益尝试。