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详解区块链中常见的八种共识机制!

时间:2023-03-21 14:36:34 科技观察

共识机制是指以去中心化的方式对网络状态达成统一共识的过程。也称为共识算法,它有助于验证和验证信息是否已添加到分类帐中,确保只有真实的交易记录在区块链上。区块链发明以来的近十年间,不断创造出新的共识机制。一些算法是在工作量证明的基础上改进的,而另一些算法则将传统的分布式容错算法应用于区块链网络。那么目前区块链中常见的共识机制有哪些呢?1.Pow工作量证明:是一种衡量计算机工作量的共识机制。比特币使用工作量证明机制。工作量证明主要通过哈希计算寻找合理数据的步骤完成:将区块头数据带入哈希函数计算公式,不断调整区块头数据中的随机数,直到符合一定标准的哈希值计算出来,就会做工作量证明。简单来说,你工作得越多,你得到的就越多。谁的计算能力强,谁的计算速度就快,获得记账权的概率就高。这种证明方式决定了验证过程需要大量的数据计算,而其他节点可以很容易地验证计算结果是否正确,因此区块链系统无法被恶意节点欺骗。但是,这种证明方法需要消耗大量能量(电力和计算硬件损耗),不环保。并且理论上,如果聚集了全网51%的算力,就可以对区块链网络进行有效的攻击。因此,很多基于比特币代码的市值较小的山寨币很容易受到攻击。2、PoS权益证明:PoS权益证明也需要计算找到合理的哈希值来完成。但不同的是,权益证明机制通过节点持有加密货币的时间和数量来判断节点的权益大小。根据质押的大小,计算出来的用户看到的目标值也不同。stake大的节点更容易获得目标值,也更容易获得下一个区块的记账权。这种方法不需要每个节点进行大量的计算,节省了电能。同时,全网51%算力攻击在权益证明机制下是无效的,因为发起这样的攻击会损害自身利益。但是,持有大量货币的节点可能拥有过多的权力,对区块链记账享有绝对支配地位,这很容易导致信任问题。3、DPoS委托权益证明:DPoS委托权益证明通过代币持有者选举一定数量的代表达成共识。每个持币者的投票比例与他持有的币种数量有关,持有的越多,比例越大。民选代表有权记账,轮流记账;不能很好地履行职责的代表也将被投票淘汰。本届任期结束后,将再次投票选出新的代表。4.容量证明/空间和时间证明:容量证明是工作量证明的一种变体,它更侧重于内存而不是处理能力。这是对PoW的改进,因为甚至在挖掘开始之前,容量证明就要求节点将预先计算的哈希值存储在它们的硬盘驱动器和其他内存单元上,这个过程称为映射,映射使容量证明成为比工作证明更快的机制.与工作量证明机制不同,这种方法的另一个优点是它可以节省大量能源。更不用说,存储更多哈希率的硬盘驱动器的任何技术改进也将改进那些不在区块链中的技术,这与许多制造商制造的专用芯片不同,它们只做我的。5.唯一节点列表(UNL):Ripple和Stellar等区块链中使用的共识机制称为唯一节点列表。UNL的核心是允许某些节点对交易进行签名,任何用户都可以简单地验证签名的区块是否是最新的。这种共识机制的核心问题是确定哪些节点将具有签署交易的能力。UNL非常类似于向某些网站颁发数字证书的证书颁发机构,只是他们不是声称UNL中的节点是合法的,而是声称每个节点都是唯一的,因为它们由不同的实体运行,从而减少了Sybil攻击的可能性。UNL共识机制也是目前速度较快的机制之一。但是,最大的缺点是它是一个比其他共识机制更中心化的区块链系统。6.经过时间证明:这是另一种共识机制,旨在通过专注于随机化来取代工作量证明系统的低效和导致浪费的竞争。区块链中使用的一种机制,例如HyperledgerSawtooth,已用时间证明随机为其节点提供计时器对象。定时器最先超时的节点将负责发布下一个区块。该系统为拜占庭将军问题的随机领导者选择方面提供了有效的解决方案。然而,英特尔开发的合作伙伴技术SGX已被证明存在一些严重的漏洞,导致难以信任共识机制。更不用说,重要的是要确保给定计时器对象的每个节点都是唯一的,并且没有用户假装是多个节点来增加他们被选中的几率。7.权威证明:作为共识机制的权威证明与股权证明没有太大区别。两者之间的主要区别在于,在股权证明中,验证者抵押代币,而在权威证明中,他们抵押自己的声誉。区块链中的验证者数量较少,更适合私有链。这种机制快速、可扩展,同时又节能。然而,顾名思义,这种共识机制并没有遵守去中心化的原则。验证者的数量非常少,因此可以很容易地执行诸如审查和冻结资金之类的事情。8.有向无环图:有向无环图是计算机科学中著名的数据结构。其实区块链也是DAG的一个例子,因为它有明确的方向,没有任何循环,是一个图。1OTA使用的Tangle也是一种DAG共识机制。在这种机制中,每个块必须有两个父块。因此,为了通过DAG共识机制完成一笔交易,用户需要验证自己之前的两笔交易。这种机制的最大优点是它减少了延迟和交易费用。然而,这种共识模型对提高可扩展性几乎没有作用,而且极易受到攻击,因为任何攻击只需要34%的哈希能力就可以破坏系统。区块链技术还是一个非常年轻的领域,还没有完善的共识机制。然而,有很多令人兴奋的研究正在进行,许多令人兴奋的新区块链正在突破各种共识机制的可能性极限。