在加密貨幣領(lǐng)域中，共識(shí)算法是每個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵要素，它們負(fù)責(zé)維護(hù)這些分布式系統(tǒng)的完整性和安全性。第一個(gè)被創(chuàng)建出的加密貨幣共識(shí)算法是工作量證明（PoW），它由中本聰設(shè)計(jì)并在比特幣上實(shí)現(xiàn)，用于實(shí)現(xiàn)拜占庭容錯(cuò)。

共識(shí)算法

共識(shí)算法可以被定義為使區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)達(dá)成共識(shí)的機(jī)制。公共（去中心化的）區(qū)塊鏈?zhǔn)亲鳛榉植际较到y(tǒng)來(lái)構(gòu)建的，由于它們不依賴(lài)于一個(gè)中央權(quán)威，因此分散的節(jié)點(diǎn)需要就交易的有效與否達(dá)成一致。這就是共識(shí)算法發(fā)揮作用的地方，確保所有節(jié)點(diǎn)都遵守協(xié)議規(guī)則并保證所有交易都以可靠的方式進(jìn)行，即每個(gè)貨幣都只能花一次。

在深入研究不同類(lèi)型的共識(shí)算法之前，先了解算法和協(xié)議之間的差異非常重要。

共識(shí)算法與協(xié)議

算法和協(xié)議作為術(shù)語(yǔ)經(jīng)常會(huì)被互換使用，但它們并非同一回事。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我們可以將協(xié)議定義為區(qū)塊鏈的主要規(guī)則，而將算法定義為遵循這些規(guī)則的機(jī)制。

除了金融系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，區(qū)塊鏈技術(shù)還可以應(yīng)用于各種各樣的業(yè)務(wù)，并且可以適用于不同的用例。但無(wú)論什么情景，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)都將建立在一個(gè)協(xié)議之上，該協(xié)議將定義系統(tǒng)應(yīng)該如何工作，因此系統(tǒng)的所有不同部分和網(wǎng)絡(luò)的所有參與者都需要遵循規(guī)則。

雖然協(xié)議確定了規(guī)則是什么，但算法告訴系統(tǒng)采取哪些步驟來(lái)遵守這些規(guī)則并最終產(chǎn)生所需的結(jié)果。例如，區(qū)塊鏈的共識(shí)算法決定了交易和區(qū)塊的有效性。因此，比特幣和以太坊是協(xié)議，而工作量證明和權(quán)益證明是它們的共識(shí)算法。

進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，比特幣協(xié)議定義了節(jié)點(diǎn)間應(yīng)如何交互，數(shù)據(jù)應(yīng)如何在它們之間傳輸，以及區(qū)塊驗(yàn)證成功的要求是什么。另一方面，公式算法負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)驗(yàn)證余額和簽名，確認(rèn)交易，以及實(shí)際執(zhí)行區(qū)塊驗(yàn)證 - 所有這些都取決于網(wǎng)絡(luò)共識(shí)。

不同類(lèi)型的共識(shí)算法

有幾種類(lèi)型的共識(shí)算法。最常見(jiàn)的是工作量證明（PoW）和權(quán)益證明（PoS）。在嘗試平衡安全性與功能性和可擴(kuò)展性時(shí)，每個(gè)方案都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

工作量證明（PoW）

工作量證明是第一個(gè)被建立的共識(shí)算法。它被比特幣和許多其他加密貨幣所采用。工作量證明算法是挖礦過(guò)程的重要組成部分。

工作量證明挖礦涉及到大量哈希（算力）的（挖礦）嘗試，因此更多的算力意味著每秒更多的嘗試。換句話說(shuō)，哈希率的礦工有更多機(jī)會(huì)找到下一個(gè)區(qū)塊（也叫做塊哈希）的解。如果網(wǎng)絡(luò)的分布式節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)并且確認(rèn)礦工提供的塊哈希是有效的工作證明，則工作量證明共識(shí)算法確保該礦工僅能夠驗(yàn)新區(qū)塊里的交易并將其添加到區(qū)塊鏈。

權(quán)益證明（PoS）

作為工作量證明的替代方案，權(quán)益證明共識(shí)算法在2011年被提出。盡管工作量證明和權(quán)益證明有著相同的目標(biāo)，但它們存在根本的差異性特殊性。特別是驗(yàn)證新塊的過(guò)程。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，權(quán)益證明共識(shí)算法用一種機(jī)制來(lái)取代工作量證明的挖礦，期中區(qū)塊根據(jù)參與者的質(zhì)押的幣而驗(yàn)證。每個(gè)區(qū)塊的驗(yàn)證者（也稱(chēng)為鑄造者或者鑄幣者）由本身的加密貨幣投資決定，而不是分配的算力數(shù)量。每個(gè)權(quán)益證明系統(tǒng)可以以不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)該算法，但是通常來(lái)說(shuō)，區(qū)塊鏈由隨機(jī)的選舉過(guò)程保護(hù)，該過(guò)程考慮了節(jié)點(diǎn)的財(cái)富、幣齡（幣被鎖定或者是質(zhì)押的時(shí)間）以及隨機(jī)因素。

以太坊區(qū)塊鏈目前基于工作量共識(shí)算法，但是最終Casper協(xié)議將被推出以將網(wǎng)絡(luò)從工作量共識(shí)切換到權(quán)益共識(shí)，以嘗試增加網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。

為什么共識(shí)算法對(duì)于加密貨幣至關(guān)重要

就如同前面所說(shuō)，共識(shí)算法對(duì)于維護(hù)加密貨幣網(wǎng)絡(luò)的完整性和安全性至關(guān)重要。它們提供了一種分布式節(jié)點(diǎn)就正確版本的區(qū)塊鏈達(dá)成共識(shí)的方法。對(duì)當(dāng)前的區(qū)塊鏈狀態(tài)達(dá)成共識(shí)對(duì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的正常運(yùn)作至關(guān)重要。

工作量證明共識(shí)算法被認(rèn)為是拜占庭將軍問(wèn)題的最佳解決方案之一，它可以將比特幣創(chuàng)建為拜占庭容錯(cuò)系統(tǒng)。這意味著比特幣對(duì)攻擊具有很強(qiáng)的抵抗力，例如51％的攻擊（或多數(shù)攻擊）。不僅僅因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)是去中心化的，而且還因?yàn)楣ぷ髁孔C明算法。挖礦過(guò)程中涉及的高成本使礦工很難并且不太可能投入資源來(lái)破壞網(wǎng)絡(luò)。