区块链_共识机制总结

区块链的知识点总结区块链知识点总结。

一、区块链的概念。

1. 定义。

- 区块链是一种分布式账本技术。

它将数据以区块的形式按时间顺序依次连接起来，每个区块包含了一定时间内的交易数据等信息。

这种账本由多个节点共同维护，不存在单一的中心控制机构。

- 例如比特币网络，它的交易记录都被存储在区块链上，全球众多的比特币节点共同维护这个账本，确保交易的真实性和不可篡改性。

2. 特点。

- 去中心化。

- 没有一个中心节点来控制整个系统。

在传统的金融系统中，银行是中心机构，负责处理交易、保存账户信息等。

而在区块链系统中，各个节点地位平等，都参与数据的验证和存储。

- 以以太坊为例，众多的节点分布在全球各地，共同参与以太坊区块链的运行，没有一个类似银行总部这样的中心来指挥。

- 不可篡改。

- 一旦数据被记录到区块链上，就很难被修改。

这是因为每个区块都包含了前一个区块的哈希值（一种加密算法生成的数字指纹），如果要修改某个区块的数据，就需要同时修改后续所有区块的哈希值，这在计算上几乎是不可能的。

- 比如在区块链上记录的房产交易记录，一旦记录成功，就无法被恶意篡改，保证了交易信息的真实性和稳定性。

- 透明性。

- 区块链上的数据是公开透明的（在公有链中），虽然交易双方的身份可能是匿名的（通过加密技术实现），但是交易的内容和过程是可以被查看的。

- 像比特币的区块链浏览器，可以查看每一笔比特币的交易流向，包括交易的金额、时间等信息。

二、区块链的结构。

1. 区块的组成。

- 区块头。

- 包含了版本号、前一区块的哈希值、默克尔根（一种对区块内交易数据进行哈希计算得到的根值）、时间戳和难度目标等信息。

- 例如在比特币的区块头中，前一区块的哈希值就像链条中的一环，将本区块与前一个区块连接起来，确保区块链的顺序性。

- 区块体。

- 主要包含了交易数据。

这些交易数据可以是数字货币的转账交易，也可以是智能合约相关的操作等。

- 在以太坊中，除了普通的以太币转账交易外，还有大量与智能合约交互的交易数据被记录在区块体中。

区块链的共识机制区块链的共识机制随着互联网技术的高速发展，国际社会对于信息传输效率和信息安全性的要求日益提高。

而区块链的出现，则是近年来互联网技术创新中最具有代表性的应用之一。

其最初的应用是比特币的数字货币系统，以其去中心化的特点，保障了数字货币的交易安全和信息无法篡改的特性。

其后，区块链技术广泛应用于金融、政务、供应链等领域，由于区块链的透明性、不可篡改性、快速成熟的生态系统等特点，越来越受到广大人民群众和各行各业的青睐。

作为区块链最核心的技术之一，其共识机制对于区块链技术的应用至关重要。

一、背景1.1区块链的特点数学和密码学技术使得以去中心化方式支持可信任交易账本的区块链技术成为了金融、供应链、网络安全等众多领域的热门话题。

目前区块链技术被广泛应用于各个领域，如虚拟货币通信、金融结算、公认证、溯源追踪、产业协同、数字身份验证、社交媒体、物联网、物品共享、智能城市等方面。

区块链的主要特点可以概括为以下五点：1）去中心化区块链技术最核心的特点就是去中心化。

传统的中心化系统往往存在监管失败、黑客攻击等问题，也存在单点故障和别人控制风险。

相比之下，区块链技术可以通过去中心化的方式来解决这些问题。

去中心化的区块链系统不仅允许更好的安全和保密性，还能消除不必要的第三方和更快的交易速度。

2）智能合约智能合约是区块链技术的另一个关键特性。

智能合约是一个创新的方法，用于对数据、数字权利和资产进行智能计算、监测和管理。

在智能合约系统下，两方可以在不需要第三方的情况下进行交易，同时智能合约还可以自动执行合同中的条款，避免了合同纠纷的问题。

3）可编程区块链技术是可编程的，开发者可以通过编写智能合约的方式来实现特定的功能和应用，增加系统的可拓展性、适用性等。

4）匿名性在区块链系统下，个人身份信息是匿名的。

区块链通过公共的，可验证的全局状态记录来执行操作，即执行多个潜在的验证者在节点上运行的同等程度的技术，并将其以安全和保护隐私的方式整合进系统。

区块链中的共识机制区块链共识机制是保障区块链系统去中心化、不可篡改的关键技术之一。

它是指在分布式网络中，各节点同意一定的规则，达成一致的过程。

在这个过程中，各个节点会在互相之间交换信息，通过算法来一致地确认交易的真实性和有效性。

目前，区块链系统中较为常用的共识机制包括工作量证明（Proof of Work，PoW）、权益证明（Proof of Stake，PoS）、权益证明加权投票（Delegated Proof of Stake，DPoS）等。

下面重点介绍三种共识机制：1.工作量证明工作量证明是比特币和许多其他区块链系统中使用的共识机制，其核心思想是通过矿工解决复杂的算法难题来确认交易的真实性。

矿工需要参与计算一定数量的哈希值（Hash），并提交给网络验证。

网络会根据难度系数定期调整产生哈希值难度，保持出块时间稳定在大约10分钟左右。

PoW共识机制的优点在于它具有极高的安全性，攻击者需要耗费大量的计算能力来攻击网络。

但缺点在于其高度耗能，因为矿工需要消耗大量电力和算力来产生哈希值。

2.权益证明权益证明是以太坊和其他一些区块链系统采用的共识机制。

它基于持有货币数量（或其他数字资产）的权益来确认交易的真实性和有效性。

节点通过质押部分数字资产，获得记账权，并获得一定数量的收益。

在这个过程中，网络会根据每个节点的质押数来决定其出块的概率。

PoS共识机制的优点在于其良好的扩展性和低耗能性。

与PoW相比，PoS消耗的电力更少，比特币的挖矿难度增加时，出块的时间会加长，容易引发交易拥堵。

而PoS则不容易出现这种情况。

但缺点在于权益证明机制带来了质押的风险，因为攻击者可以通过大量购入数字资产来掌控网络，进而对网络进行操纵。

3.权益证明加权投票权益证明加权投票（DPoS）是由EOS和其他一些区块链系统采用的共识机制，它是PoS 的变种形式。

DPoS共识机制通过对节点进行选举，选择一部分节点参与记账。

这些记账节点有权利处理交易，并获得一定数量的收益。

区块链中的共识机制区块链是一种分布式账本技术，由于其去中心化的特点，需要通过共识机制来保证其安全性和一致性。

共识机制是指在一个网络中，所有参与者通过共同协议达成一致意见的过程。

本文将介绍区块链中常见的共识机制及其优缺点。

1. 工作量证明（Proof of Work，PoW）工作量证明是比特币等区块链的原始共识算法，也是目前应用最广泛的共识机制之一。

PoW 机制是指网络中的节点需要计算特定难度的哈希值来解决一个数学问题，也就是在竞争计算效率的同时保证交易记录的安全与完整性。

由于需要大量的计算资源，因此 PoW机制需要巨大的能量开销和时间成本，已经成为了比特币等区块链的标志性特征。

优点： PoW 机制能够有效避免 51% 攻击，即攻击者需要掌握网络中超过 50% 的运算能力才能够攻击，具有强的安全性。

同时 PoW 机制能够保证网络中的数据不可篡改，因此得到了越来越多的信任和应用。

缺点： PoW 机制需要大量的计算资源和电能支出，因此不仅功耗巨大，而且产生的碳排放也会对环境造成一定的负面影响。

另外，PoW 机制的交易速度较慢，需要等待一定时间才能确认一个交易，不利于高频交易。

2. 权益证明（Proof of Stake，PoS）权益证明是一种新型的共识机制，以太坊等一些区块链正在逐步采用。

PoS 机制是指节点的权益大小会直接影响到被选为记账节点的概率，权益越大，被选中的概率也越大。

它有多个版本，但大体操作方式为：节点需要锁定一定数量的代币，并且保证不进行大规模的交易或注销代币，才能够达成共识。

优点： PoS 机制能够避免大量的计算资源和电能开销，代币的持有者可以通过积累足够多的代币获得记账权，进而获得利润。

另外，PoS 机制能够提高交易速度，并且不会有矿工中心化等问题。

缺点： PoS 机制容易出现代币过度集中的问题，一旦某个持有者拥有了网络中很大一部分的代币，他就能够一定程度上掌控网络的决策，破坏去中心化的理念。

区块链的四种共识机制区块链的四种共识机制随着区块链技术的发展，共识机制成为了一个非常重要的话题。

共识机制是指在分布式系统中，各个节点之间达成一致的方式。

在区块链中，共识机制用于确保每个节点都拥有相同的账本，并且能够正确地验证交易。

目前，主流的区块链共识机制主要有四种：工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）、权益份额证明（DPoS）和拜占庭容错（BFT）。

下面将对这四种共识机制进行详细介绍。

一、工作量证明（PoW）工作量证明是最早被使用的共识机制之一。

在这种机制下，节点需要通过计算复杂的数学问题来解决区块链上的谜题，从而获得记账权。

这个过程也被称为“挖矿”。

工作量证明最早被应用于比特币中。

在比特币中，每10分钟左右会产生一个新块。

每个节点都可以参与竞争挖到这个新块，并且获得相应的奖励。

尽管工作量证明已经被广泛使用，但它也存在一些问题。

首先，它需要大量的计算资源，这会导致能源浪费和计算成本的增加。

其次，由于挖矿的难度不断增加，只有少数大型矿工才能够获得记账权，这会导致中心化的问题。

二、权益证明（PoS）权益证明是一种新兴的共识机制。

在这种机制下，节点需要拥有一定数量的代币来获得记账权。

与工作量证明不同的是，权益证明并不需要节点进行复杂的计算。

在权益证明中，每个节点都可以参与竞争获得记账权。

但是，每个节点获得记账权的概率取决于它所拥有的代币数量。

因此，拥有更多代币的节点更容易获得记账权。

相比于工作量证明，权益证明具有更低的能源消耗和更高的安全性。

但是，它也存在一些问题。

首先，在这种机制下，富人更容易变得更富有，并且控制整个网络。

其次，在某些情况下，攻击者可能会通过购买大量代币来攻击网络。

三、权益份额证明（DPoS）DPoS是一种基于PoS机制进化而来的共识机制。

在这种机制下，代币持有者可以投票选择一些节点来代表他们进行记账。

这些被选中的节点被称为“见证人”。

在DPoS中，每个见证人都需要拥有一定数量的代币作为抵押物。

区块链中的共识机制区块链技术的一个核心机制就是共识机制，它是通过一定的算法让所有节点达成一致的机制。

一般情况下，每个节点都有可能出现不同的交易记录，如果没有共识机制，就很难确定每个节点的交易记录是否可信，更难以防止欺诈行为的出现。

因此，共识机制成为了区块链的关键，而不同的共识机制也决定了区块链的性能和可靠性。

目前常见的共识机制有工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）、委任权益证明（DPoS）、容错拜占庭共识（BFT）。

这些共识机制各有优劣，选择不同的共识机制取决于不同的应用场景。

以下分别介绍这些共识机制的原理和特点。

1. 工作量证明（PoW）在工作量证明机制下，每个节点都需要解决一道难题才能添加新的交易区块，这个难题被称为哈希难题，即需要找到一个特定的哈希值，使得哈希值满足一定的条件。

这个过程需要耗费大量的计算资源，使得节点需要做出一定的努力才能添加新的交易区块。

工作量证明机制的最大优点是安全性高，因为攻击者需要掌握超过其他节点50%的算力才能攻击区块链，攻击成本极高。

不过，它的缺点也很明显，因为需要解决哈希难题，所以会浪费大量的计算资源，而且速度慢、能耗高、不利于扩展。

权益证明机制根据每个节点持有的加密货币数量来决定添加新的交易区块的权利，持有更多的加密货币的节点拥有更大的添加权，因此也更可能获得奖励。

这个机制可以避免工作量证明机制浪费资源的缺点，同时也可以提高交易速度，但是在安全性和公正性方面还存在争议。

3. 委任权益证明（DPoS）委任权益证明机制是权益证明机制的一种改进，在这个机制下只有少数节点可以打包交易，而其他节点需要投票选出这些节点。

因为只有少数节点在打包交易，因此交易速度很快，而且节点间的通讯可以被大大简化，不过它的安全性相对较低。

4. 容错拜占庭共识（BFT）容错拜占庭共识机制是指在存在故障节点的情况下，仍然能够维持系统的安全性和一致性。

它通过多个节点之间的联合决策来达成共识，并且能够容忍一些故障结点的存在。

区块链共识算法总结（PBFT，Raft，PoW，PoS，DPoS，Ripple）⽬录正⽂ 近⼏天对区块链中⼏种常见的共识机制（PBFT，Raft，PoW，PoS，DPoS，Ripple）进⾏了总结。

尽量使⽤简单易懂语⾔，篇幅较⼤，想了解的可以只读每个算法介绍中前边的原理。

本篇⽂章主要参考《区块链技术指南》，⾸先表⽰感谢！ ---Begin--- 区块链架构是⼀种分布式的架构。

其部署模式有公共链、联盟链、私有链三种，对应的是去中⼼化分布式系统、部分去中⼼化分布式系统和弱中⼼分布式系统。

在分布式系统中，多个主机通过异步通信⽅式组成⽹络集群。

在这样的⼀个异步系统中，需要主机之间进⾏状态复制，以保证每个主机达成⼀致的状态共识。

然⽽，异步系统中，可能出现⽆法通信的故障主机，⽽主机的性能可能下降，⽹络可能拥塞，这些可能导致错误信息在系统内传播。

因此需要在默认不可靠的异步⽹络中定义容错协议，以确保各主机达成安全可靠的状态共识。

所谓共识，简单理解就是指⼤家都达成⼀致的意思。

其实在现实⽣活中，有很多需要达成共识的场景，⽐如开会讨论，双⽅或多⽅签订⼀份合作协议等。

⽽在区块链系统中，每个节点必须要做的事情就是让⾃⼰的账本跟其他节点的账本保持⼀致。

如果是在传统的软件结构中，这⼏乎就不是问题，因为有⼀个中⼼服务器存在，也就是所谓的主库，其他的从库向主库看齐就⾏了。

在实际⽣活中，很多事情⼈们也都是按照这种思路来的，⽐如企业⽼板发布⼀个通知，员⼯照着做。

但是区块链是⼀个分布式的对等⽹络结构，在这个结构中没有哪个节点是“⽼⼤”，⼀切都要商量着来。

所以在区块链系统中，如何让每个节点通过⼀个规则将各⾃的数据保持⼀致是⼀个很核⼼的问题，这个问题的解决⽅案就是制定⼀套共识算法，实现不同账本节点上的账本数据的⼀致性和正确性。

这就需要借鉴已有的在分布式系统中实现状态共识的算法，确定⽹络中选择记账节点的机制，以及如何保障账本数据在全⽹中形成正确、⼀致的共识。

区块链的共识机制共识机制是区块链节点就区块链信息达成全网一致的共识的机制，可以保证最新的区块被准确添加至区块链、节点储存的区块链信息一致不可分叉甚至可以抵御恶意攻击。

说人话：还是举个老生常谈的例子，比如我想转账给你一个比特币，我就向全世界的节点广播，所有人收到我的消息之后都在账本上记账，让我的比特币余额减1、你的余额加1，这就是一个最直接的共识机制。

可以简单理解为，共识机制是区块链世界中的一种游戏规则，所有人都要遵守，所有人共同参与游戏而确保区块链体系的正常运作。

常见的共识机制有哪些？POW（工作量证明Proof of Work）：多劳多得，谁能最快的猜出随机数，谁就能做记账人。

特点是去中心化最彻底，可靠安全，但共识时间长，耗能大，需要大量的计算资源去运转。

代表：比特币。

POS—（权益证明(Proof of Stake）：也叫“股权证明算法”，谁持有的代币越多，谁就最有话语权，等你挖矿挖到一定程度了，屯着币就会再给你币。

特点是共识时间短，耗能小，但容易造成造成利益分配的不均衡和大节点的产生。

代表：未来币以及转型之后的以太坊。

DPOS —（委托权益证明）：类似于董事会，持币者为一定数量的节点投票打call，代理他们进行验证和记账。

为了激励更多人参与竞选，系统会生成少量代币作为奖励。

特点是出块时间超短，效率超高，几乎不会分叉。

代表：EOS。

POA—（权威证明Proof ofAuthority）：验证者不需要大量的算力和大量的token，但必须具有已知的和经过验证的身份，通过放置这个身份来获得担保网络的权利，从而换取区块奖励。

比如，我是一个被大家信任的人，可以为某笔交易做担保，通过我来做担保便可实现快速交易，交易成功后我会获得一定数量的token奖励。

那如果哪天我变坏了怎么办？想对交易使坏而使自己获利，没关系，其他担保人的一双双眼睛都在盯着我呢，一使坏我就会被踢出局。

区块链中的共识机制区块链共识机制是指在区块链网络中，多个节点之间达成一致的机制。

由于区块链网络中存在着分布式的节点，节点之间通过共识机制达成一致，确保网络的安全性和可靠性。

常见的区块链共识机制有工作量证明（Proof of Work，PoW）、权益证明（Proof of Stake，PoS）、权益证明加工作量证明（Proof of Stake combined with Proof of Work，PoS/PoW）等。

工作量证明是最早也是最为广泛应用的共识机制之一。

在工作量证明中，节点需要通过完成一定的工作量来进行验证和记账，例如计算哈希值。

其他节点通过验证这个工作量来达成共识。

工作量证明耗费大量的计算资源，因此有助于保护网络的安全性。

权益证明机制根据节点持有的权益（如数字货币数量）来确定他们产生新区块的权利。

节点的权益越高，则其产生新区块的概率越高。

权益证明机制能够节省大量的能源和计算资源，但也带来了富者愈富的问题。

权益证明加工作量证明是在权益证明的基础上引入工作量证明的机制。

节点需要通过一定的工作量来竞争权益，从而产生新的区块。

这种机制综合了两种方式的优点，既能保证网络的安全性，又避免了大量的能源和计算资源的浪费。

除了以上几种常见的共识机制，还有一些新兴的共识机制，如权威认证（Proof of Authority，PoA）、权益认证（Proof of Identity，PoI）等。

这些机制在一定程度上解决了传统共识机制中的一些问题，如能源浪费、安全性等。

不同的共识机制适用于不同的场景和需求。

对于公共区块链网络而言，工作量证明机制相对较为适用，因为它能够保证网络的去中心化和安全性。

而对于私有区块链网络来说，权益证明机制或者权威认证机制可能更适合，因为这些机制能够提升网络的效率和可扩展性。

区块链共识机制是保证区块链网络安全性和可靠性的重要机制，不同的共识机制适用于不同的场景和需求，选择适合的共识机制对于区块链的应用和发展至关重要。

区块链的四种共识机制引言区块链是一种去中心化的分布式账本技术，它通过共识机制来确保网络中所有参与者对账本中的事务达成一致。

共识机制是区块链的核心机制之一，它解决了去中心化网络中信任和安全性的问题。

本文将介绍区块链的四种常见共识机制：工作量证明（Proof of Work）、权益证明（Proof of Stake）、权益股份证明（Delegated Proof of Stake）和拜占庭容错（Byzantine Fault Tolerance）。

1. 工作量证明（Proof of Work）工作量证明是比特币最早采用的共识机制，也是目前应用最广泛的共识机制之一。

它基于计算能力来决定谁可以添加新的区块到区块链上。

在工作量证明中，矿工需要通过解决一个复杂的数学难题来获得记账权。

这个难题通常是一个哈希函数运算，要求找到一个特定值使得哈希值满足一定条件。

矿工需要不断尝试不同的输入值，直到找到满足条件的输出值为止。

这个过程需要大量计算能力和能源消耗。

工作量证明的优点是安全性高，因为攻击者需要控制大部分的计算能力才能改变区块链的历史记录。

然而，它也存在一些问题，比如能源消耗过大、产生了中心化矿池等。

因此，一些新兴的区块链项目开始采用其他共识机制。

2. 权益证明（Proof of Stake）权益证明是一种基于参与者持有货币数量来决定记账权的共识机制。

在权益证明中，参与者需要将一定数量的货币锁定在网络中，以表明自己对网络的贡献和信任。

与工作量证明不同，权益证明不依赖计算能力而是依赖参与者持有货币数量来选择记账人。

持有更多货币的参与者将有更大概率被选为记账人，并获得相应的奖励。

这样可以避免了能源浪费和硬件竞争等问题。

权益证明的一个关键问题是”暴富悖论”：持有更多货币的人更容易获得奖励，从而导致财富集中。

为了解决这个问题，一些项目引入了随机性和时间衰减等机制，以平衡参与者之间的权益。

3. 权益股份证明（Delegated Proof of Stake）权益股份证明是一种基于持有货币数量的共识机制，它引入了代理人来管理网络的记账过程。