共識(shí)算法定義了一系列動(dòng)作，通過(guò)這些動(dòng)作，獨(dú)立代理在分布式系統(tǒng)的各個(gè)部分上（至少在大多數(shù)代理中）獲得了相同的觀點(diǎn)。例如，這可以由某個(gè)客戶(hù)端（不參與協(xié)商共識(shí)）確定，該客戶(hù)端可以從任何（或至少大多數(shù)）協(xié)商共識(shí)參與者那里獲得關(guān)于系統(tǒng)協(xié)商共識(shí)狀態(tài)查詢(xún)的相同結(jié)果。

通常，共識(shí)算法用于解決以下問(wèn)題：

· 領(lǐng)袖選舉（在所有共識(shí)參與者中選擇代理人，有權(quán)更新系統(tǒng)的全球狀態(tài)）

· 原子交換（不能根據(jù)事件的內(nèi)部屬性確定其順序事件的確切順序）

· 狀態(tài)復(fù)制（維護(hù)所有或大多數(shù)代理共享的全局狀態(tài)）

這是共識(shí)算法的三個(gè)主要用例是高度相關(guān)的。例如，狀態(tài)復(fù)制可以通過(guò)狀態(tài)更改的適當(dāng)順序（即原子廣播）來(lái)解決，而適當(dāng)?shù)念I(lǐng)導(dǎo)人選舉過(guò)程本身可能允許有序的原子廣播（但是，在沒(méi)有領(lǐng)導(dǎo)人選舉過(guò)程的情況下，有達(dá)成相同結(jié)果的共識(shí)）。

從歷史上看，共識(shí)算法起源于多處理器計(jì)算的研究;它們解決的是處理器可能出現(xiàn)故障（即變得無(wú)響應(yīng)）時(shí)的全局狀態(tài)問(wèn)題。在這些情況下通信是同步的，即受一些已知的時(shí)間上限。

后來(lái)，隨著電信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，出現(xiàn)了另外兩個(gè)問(wèn)題：未知的通信延遲和對(duì)手的存在。前者導(dǎo)致了部分新的研究同步和異步共識(shí)算法和創(chuàng)建算法可以容忍任意代理行為（拜占庭行為）——即所謂的拜占庭容錯(cuò)算法（或BFT共識(shí)）。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)手的問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。如果在多處理器環(huán)境或電信基礎(chǔ)設(shè)施中可以識(shí)別每個(gè)代理，那么在Internet的許多情況下就不能這樣做。因此，出現(xiàn)了一種新的公共（或無(wú)許可）共識(shí)，共識(shí)算法必須成為一種協(xié)議，其中嵌入了識(shí)別和排除拜占庭式代理的規(guī)則和程序——就像一些附帶機(jī)制降低了此類(lèi)代理進(jìn)一步參與協(xié)議的經(jīng)濟(jì)能力一樣。這種制度以POW 和POS的名義引起了公眾的注意。我們將以經(jīng)濟(jì)激勵(lì)（BFT- ei）命名這些協(xié)議。在許多情況下，異步性和無(wú)許可性要求犧牲其他共識(shí)品質(zhì)，比如決定論或適用于領(lǐng)導(dǎo)人選舉場(chǎng)景的能力。

在此基礎(chǔ)上，可以根據(jù)不同的準(zhǔn)則對(duì)共識(shí)算法進(jìn)行分類(lèi)。

1. 共識(shí)的主題：原子廣播、領(lǐng)袖選舉、國(guó)家復(fù)制（或者，另一種選擇，基于領(lǐng)袖和無(wú)領(lǐng)袖算法）

2. 容錯(cuò)形式：無(wú)容錯(cuò)、非任意容錯(cuò)和拜占庭容錯(cuò)（BFT）

3. 可以達(dá)成共識(shí)的假設(shè)有：同步、參與方同步、異步

4. 公開(kāi)和非公開(kāi)參與的協(xié)議：許可vs不許可，或公開(kāi)vs私人。

5. 內(nèi)部經(jīng)濟(jì)激勵(lì)： BFT-EI

6. 協(xié)商共識(shí)的確定性品質(zhì)， 即實(shí)現(xiàn)終結(jié)性的能力： 具有終結(jié)性和非確定性共識(shí)的共識(shí)算法。

這些類(lèi)可以組合在一些自然的組中，比如開(kāi)放的參與會(huì)導(dǎo)致不確定性的共識(shí)屬性（因?yàn)槲覀儾荒茉诮o定的時(shí)間點(diǎn)枚舉所有共識(shí)的參與者），也就是缺乏終結(jié)性，它將是無(wú)領(lǐng)導(dǎo)的。這種共識(shí)的一個(gè)典型例子是比特幣交易。

我們定義了以下典型的共識(shí)屬性組合：

· PoW：無(wú)權(quán)限同步非確定性無(wú)領(lǐng)導(dǎo)BFT-EI。

· POS： 基于BFT-EI的不允許部分同步確定性領(lǐng)導(dǎo)。

· BFT（狹義的）： 允許的、確定性的BFT。可以有不同的同步性假設(shè)，可以是領(lǐng)導(dǎo)者，也可以是非領(lǐng)導(dǎo)者。

· DAG：無(wú)權(quán)限異步、非確定性領(lǐng)導(dǎo)、無(wú)BFT容忍度。

· 其他混合的類(lèi)型。

許多現(xiàn)實(shí)世界中的共識(shí)算法應(yīng)用， 比如在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)區(qū)塊鏈中發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用， 往往會(huì)利用一組不同的共識(shí)機(jī)制，用于領(lǐng)導(dǎo)人選舉的機(jī)制 （通常是基于 bft 協(xié)議的機(jī)制， 但有時(shí)甚至是 pow）， 而其他的機(jī)制對(duì)于原子廣播 （pos） 和另一個(gè)實(shí)現(xiàn)確定性的是狀態(tài)復(fù)制-通常是 bft 類(lèi)型的 “小工具” 的形式。

共識(shí)算法本身不需要特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);它們都是關(guān)于代理行為和網(wǎng)絡(luò)通信的。然而，在比特幣（這是第一個(gè)基于公共共識(shí)的應(yīng)用）發(fā)明之后，似乎需要全球狀態(tài)的系統(tǒng)并利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的一些最佳實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證，比如具有加密增強(qiáng)功能的日志類(lèi)賬——所謂的區(qū)塊鏈或者更通用的有向無(wú)環(huán)圖（DAG），通常由我們上面分類(lèi)的＃4組共識(shí)使用。