共識機制是什麼？了解一篇文章中的主流共識算法

POW固定區塊鏈，但消耗了高能量； POS和DPO更有效，但風險集中； PBFT訴訟許可網絡； POA和POC提供具有獨特權衡的替代方案。

2025/05/24 00:00

共識機制是區塊鏈技術的關鍵組成部分，使分散的網絡能夠就分類帳的狀態達成共識。這些算法確保網絡中的所有參與者都達成共同的協議，即交易是有效的，以及應將其添加到區塊鏈中的順序。在本文中，我們將深入研究主流共識算法，探索它們的功能，優勢和潛在的缺點。

工作證明（POW）

工作證明（POW）是Bitcoin著名使用的最早，最廣為人知的共識機制之一。 POW要求礦工解決複雜的數學難題來驗證交易並在區塊鏈中添加新的區塊。第一個解決難題的礦工獲得了添加塊的權利，並獲得了新鑄造的加密貨幣。

POW的主要優點是其安全性。解決這些難題所需的計算能力使惡意演員很難操縱區塊鏈。但是，由於採礦過程需要大量的計算資源，因此POW因其高能消耗而受到批評。

股份證明（POS）

股份證明（POS）是另一種流行的共識機制，可以解決與POW相關的一些能耗問題。在POS中，選擇驗證者根據其持有的硬幣數量並願意將其作為抵押品創建新塊。驗證器賭注的硬幣越多，選擇驗證交易和添加塊的機會就越高。

POS被認為比POW更節能，因為它不需要解決複雜的數學問題。但是，它引入了新的挑戰，例如集中化的風險，較富裕的參與者對網絡的影響更大。

授權的股份證明（DPO）

授權的股份證明（DPO）是POS的一種變體，它引入了投票系統以選擇驗證器。在DPO中，令牌持有人投票支持少數負責驗證交易並創建新塊的代表。該系統旨在通過減少達成共識所需的節點數量來提高區塊鏈的效率和可擴展性。

DPO因其速度和效率而受到讚揚，但由於其在幾個代表手中集中權力的潛力而受到批評。 DPO的有效性在很大程度上取決於當選代表的完整性和績效。

實用的拜占庭容錯（PBFT）

實用的拜占庭式容錯（PBFT）是一種專為許可區塊鏈而設計的共識算法，所有參與者都是已知和值得信賴的。 PBFT通過讓節點相互通信以就分類帳狀態達成共識來起作用。它可以忍受多達三分之一的節點是故障或惡意的。

PBFT以其高吞吐量和低潛伏期而聞名，使其適用於需要快速交易處理的應用。但是，它不如其他共識機制可擴展，並且不適合具有開放和匿名參與者的公共區塊鏈。

權威證明（POA）

權威證明（POA）是一種共識機制，根據其身份和聲譽，預選驗證者。在POA中，一組受信任的驗證者輪流創建新的塊，這些驗證者的身份是公開的。該系統通常用於參與者信任很高的私人或財團區塊鏈。

POA因其效率和低能消耗而受到稱讚。但是，它因其集中性而受到批評，因為驗證者的選擇可以導致力量集中。

容量證明（POC）

容量證明（POC） ，也稱為空間證明，是一種共識機制，其中節點的採礦能力取決於其分配給網絡的磁盤空間量。在POC中，礦工預先計算了加密難題並將其存儲在硬盤驅動器上。當需要添加新的塊時，網絡會根據其專用於網絡的存儲空間選擇礦工。

POC被認為比POW更節能，因為它利用了現有的硬件資源，而不是需要專門的採礦設備。但是，它面臨與網絡的可擴展性和安全性有關的挑戰。

比較主流共識機制

每個共識機制都有其獨特的特徵，優勢和缺點。 POW提供了很高的安全性，但以高能消耗為代價。 POS和DPO提供了更節能的替代方案，但引入了集中化的風險。 PBFT高效且快速，但僅限於許可網絡。 POA適用於具有可信賴驗證器的私人區塊鏈，而POC利用了現有的硬件資源，但面臨可擴展性問題。

了解這些差異對於為特定區塊鏈應用選擇正確的共識機制至關重要。選擇取決於因素，例如所需的權力下放，能源效率和可擴展性。

常見問題

問：工作證明如何影響環境？

答：工作證明（POW）需要大量的計算能力，從而導致高能消耗。這種能源使用可能有助於碳排放，特別是如果電力來自不可再生的來源。正在為更可持續的能源過渡採礦行動做出了努力，但環境影響仍然是一個問題。

問：富裕參與者可以操縱股份證明嗎？

答：是的，股份證明（POS）可能很容易受到富裕參與者的操縱，這一現像被稱為“富人變得更富有”。那些硬幣更多的人有更高的機會被選為驗證交易和賺取獎勵的機會，這可能會導致更高的財富集中。但是，某些POS實現包括減輕這種風險的機制，例如隨機選擇過程。

問：DPO和POS之間的主要區別是什麼？

答：授權證明（DPO）和股權證明（POS）之間的主要區別在於選擇驗證者。在POS中，根據其持有和股份的硬幣數量選擇驗證器。在DPO中，令牌持有人投票支持少數代表，然後驗證交易並創建新的塊。 DPO旨在提高效率和可擴展性，但如果同一代表始終選出，則可能導致集中化。

問：實用的拜占庭式容忍度適合公共區塊鏈嗎？

答：由於其可伸縮性限制和對已知參與者的要求，實用的拜占庭容錯（PBFT）通常不適合公共區塊鏈。 PBFT在所有節點都被信任和已知的許可網絡中最有效，從而使其不適用於公共區塊鏈的開放性和匿名性質。