關(guān)于共識(shí)算法的信息很難找到，即使它們構(gòu)成了區(qū)塊鏈技術(shù)的主干。這些算法對(duì)于確保分布式分類賬平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要，沒(méi)有它們，區(qū)塊鏈將不再被認(rèn)為是去中心化的。讓我們來(lái)探索其中的一些算法。

什么是共識(shí)算法？

“共識(shí)算法”是計(jì)算機(jī)科學(xué)中用于在分布式過(guò)程系統(tǒng)之間就單個(gè)數(shù)據(jù)值達(dá)成一致的過(guò)程的名稱——完全符合區(qū)塊鏈的分布式分類賬框架。

在區(qū)塊鏈中，共識(shí)算法的作用是建立在一系列節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)中獲得一定程度的可靠性。這意味著，如果設(shè)置了一個(gè)事務(wù)，該算法將啟動(dòng)跨網(wǎng)絡(luò)的通信，以驗(yàn)證操作是否可以進(jìn)行。同樣的過(guò)程也適用于在區(qū)塊鏈或同步網(wǎng)絡(luò)機(jī)器上創(chuàng)建數(shù)據(jù)的新節(jié)點(diǎn)，以確保整個(gè)共識(shí)意見(jiàn)的一致性。

共識(shí)算法還必須足夠智能，能夠預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的通信故障。自動(dòng)地，算法將假設(shè)一些進(jìn)程和系統(tǒng)將不可用，并且一些通信將因此丟失。為了解決這個(gè)問(wèn)題，協(xié)商共識(shí)算法必須是容錯(cuò)的，并致力于從網(wǎng)絡(luò)中的大多數(shù)機(jī)器中獲得預(yù)先指定的協(xié)商共識(shí)。

共識(shí)的重要性

共識(shí)算法對(duì)于確保區(qū)塊鏈完全去中心化至關(guān)重要。由于區(qū)塊鏈的分散性，永遠(yuǎn)不會(huì)有一個(gè)中央權(quán)力機(jī)構(gòu)來(lái)核實(shí)和更新帶有交易和新數(shù)據(jù)的分類賬。因此，網(wǎng)絡(luò)中的涉眾必須在對(duì)等的基礎(chǔ)上決定將哪些事務(wù)添加到區(qū)塊鏈。

如果沒(méi)有能夠自動(dòng)與網(wǎng)絡(luò)上所有相關(guān)機(jī)器通信和驗(yàn)證新事務(wù)的智能算法，在廣泛分布的分類賬中實(shí)現(xiàn)協(xié)商共識(shí)的過(guò)程是不可能的。

如果沒(méi)有合適的共識(shí)算法，分散式的系統(tǒng)將不得不讓位給一個(gè)集中的權(quán)力，這個(gè)權(quán)力在一個(gè)地方保存和處理數(shù)據(jù)——這使得它存儲(chǔ)的信息很容易受到數(shù)字攻擊或被設(shè)法進(jìn)入其位置的人篡改。

當(dāng)代的方法

并不是所有區(qū)塊鏈都是生來(lái)平等的，并且根據(jù)它們所使用的共識(shí)算法的類型差異很大。

工作量證明（Proof-of-Work， PoW）：由比特幣、Ethereum和Litecoin等常見(jiàn)的加密市場(chǎng)名稱實(shí)現(xiàn)，PoW方法是采用的第一種共識(shí)算法，目前被廣泛使用。

BlockgeeksPoW提供的圖表是一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并被認(rèn)為是高度抗網(wǎng)絡(luò)攻擊的。這種方法完全依賴于網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)成員的計(jì)算能力來(lái)解決問(wèn)題，并在確定事務(wù)時(shí)達(dá)成一致。

PoW需要網(wǎng)絡(luò)的輸入，這使得它很難被黑客攻擊（首先，任何成功的攻擊都需要整個(gè)網(wǎng)絡(luò)51%的哈希率），但這也使得共識(shí)性算法在功耗上極其浪費(fèi)。據(jù)估計(jì)，比特幣每年消耗29TWh的能源，相當(dāng)于摩洛哥全國(guó)每年的能源消耗。

因此，許多業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，雖然POW是可靠的， 但它已經(jīng)有點(diǎn)老了，而且據(jù)說(shuō)埃瑟倫等公司已經(jīng)在探索維護(hù)其分散化價(jià)值的替代措施。

權(quán)益證明（PoS）被認(rèn)為是區(qū)塊鏈王位的繼承人（至少被ethereum0認(rèn)為是），PoS的行為更節(jié)能，更分散，是共識(shí)性算法的化身。

從PoW到PoS的轉(zhuǎn)變表明了另一種方法的潛力。

當(dāng)PoW需要網(wǎng)絡(luò)的參與來(lái)共同構(gòu)建節(jié)點(diǎn)時(shí)，PoS根據(jù)概率進(jìn)行操作。區(qū)塊鏈理事會(huì)對(duì)PoS的總結(jié)如：“權(quán)益關(guān)系的證明依賴于選擇驗(yàn)證器的概率模型，其中驗(yàn)證器得到要解決的塊的概率與它們?yōu)楸Ｗo(hù)網(wǎng)絡(luò)而進(jìn)行的賭注的大小成正比?！比绻?yàn)證方發(fā)現(xiàn)有任何不當(dāng)行為，就可以將被凍結(jié)的以太幣作為抵押品。基本的數(shù)學(xué)難題類似于工作證明。然而，問(wèn)題的復(fù)雜性大大降低了。

拜占庭容錯(cuò)（BFT）：這個(gè)名字來(lái)自一個(gè)古老的數(shù)學(xué)難題，“拜占庭將軍問(wèn)題”。這種達(dá)成共識(shí)的算法很大程度上是基于大規(guī)模協(xié)調(diào)的。在這個(gè)難題中，一系列拜占庭將軍用他們各自的軍隊(duì)包圍了一座城市——他們必須就進(jìn)攻或撤退的時(shí)間達(dá)成一致。如果將軍們不能達(dá)成共識(shí)，那么軍事行動(dòng)將演變成一場(chǎng)災(zāi)難。

共識(shí)性算法的創(chuàng)建者發(fā)現(xiàn)拜占庭將軍的問(wèn)題和在分布式賬本中找到一致性之間存在聯(lián)系。在一些需要鏈內(nèi)聚的應(yīng)用程序中，例如在數(shù)字資產(chǎn)管理平臺(tái)中，在網(wǎng)絡(luò)之間創(chuàng)建快速通信字符串的行為構(gòu)成了所使用的區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)。

BFT方法的好處是它是一種可伸縮的低成本解決方案。然而，這仍然是一個(gè)小眾的方法，尚未贏得同行的信任。

改進(jìn)的余地

就目前區(qū)塊鏈的使用而言，上市的共識(shí)算法可能是市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，但對(duì)于那些希望改進(jìn)現(xiàn)有模型的組織來(lái)說(shuō)，還有很大的空間。

例如，區(qū)塊鏈安全啟動(dòng)公司REMME創(chuàng)建了一個(gè)“服務(wù)證明”協(xié)商共識(shí)算法，旨在解決其前身的缺陷。正是通過(guò)使用“主節(jié)點(diǎn)”，確保一致性和容錯(cuò)性，主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)促進(jìn)區(qū)塊鏈上公鑰的注冊(cè)和撤銷，并監(jiān)督事務(wù)到鏈上其他塊的轉(zhuǎn)換。

通過(guò)使用主節(jié)點(diǎn)，服務(wù)證明協(xié)商一共識(shí)算法保持了嚴(yán)格的安全性，同時(shí)減輕了網(wǎng)絡(luò)其他部分的能源負(fù)擔(dān)，使得區(qū)塊鏈比以前的方法更可靠、更環(huán)保。

雖然工作證明仍是當(dāng)今許多最流行的區(qū)塊鏈加密貨幣的基石，但以太坊對(duì)其過(guò)時(shí)的框架感到不安，這在某種程度上表明，在尋找正確的共識(shí)算法以推動(dòng)該行業(yè)向前發(fā)展方面，企業(yè)之間出現(xiàn)了一場(chǎng)“淘金熱”。

就像對(duì)拜占庭守衛(wèi)的圍攻一樣，我們可能在等待一種算法控制局面，并將自己作為其他算法效仿的藍(lán)本。