區塊鏈的節點如何達成共識？

了解區塊鏈共識機制

區塊鏈技術依賴於節點的分佈式網絡來維護共享的，不變的分類帳。但是，由於這些節點是獨立的，並且在地理上分散了，因此需要一種機制來確保它們都同意區塊鏈的有效狀態。這是共識機制所在的地方。它們對於整個區塊鏈系統的安全性和完整性至關重要。沒有強大的共識機制，區塊鏈將容易受到操縱和攻擊。不同的區塊鏈採用各種共識機制，每種機制都具有自己的優勢和劣勢。

工作證明（POW）

POW也許是Bitcoin著名使用的最著名的共識機制。它涉及競爭以解決複雜加密難題的節點。解決難題的第一個節點是將下一個交易塊添加到區塊鏈中，並獲得新鑄造的加密貨幣的獎勵。此過程需要重大的計算能力，這使得嘗試欺詐性交易在計算上昂貴。計算能力越高，網絡變得越安全。

• 節點將接受未決的交易。
• 節點競爭解決加密哈希難題。
• 解決難題的第一個節點將塊添加到區塊鏈中。
• 其他節點驗證塊並將其添加到其區塊鏈的副本中。

此過程可確保僅將有效的區塊添加到區塊鏈中，因為更改塊將需要大量的計算資源和時間來重新計算哈希。但是，POW的能耗是一個重要的缺點。

驗證證明（POS）

POS是旨在解決POW的替代共識機制。 POS不依賴計算能力，而是使用節點在加密貨幣中的股份來確定其在共識過程中的影響。具有較大股份的節點具有較高的概率，以驗證交易並在區塊鏈中添加區塊。這減少了對廣泛的計算能力的需求，使其更節能。

• 節點將其加密貨幣存放。
• 區塊鏈根據損耗大小隨機選擇驗證器。
• 選定的驗證器提出並驗證了一個新塊。
• 其他節點驗證塊。

POS機制各不相同；有些使用隨機選擇過程，而另一些則使用更複雜的算法來確保公平和安全性。該股份充當保證金；惡意行事的驗證者冒著失去股份的風險。

授權證明（DPO）

DPO是POS的一種變體，即令牌持有人投票選出將驗證交易並創建塊的代表。這種方法旨在通過將驗證過程委派給較小的當選驗證者來提高效率和可擴展性。令牌持有人可以選擇他們信任的代表，從而確保一定程度的問責制。但是，它引起了人們對集中化的擔憂，因為驗證交易的權力集中在幾個代表的手中。

• 令牌持有人投票支持代表。
• 選定的委託驗證交易並創建塊。
• 代表們的工作得到了回報。
• 令牌持有人可以隨時切換他們的選票。

該系統通常比POW和POS更快，但是如果大量代表合併，權力的集中度可能會導致脆弱性。

實用的拜占庭容錯（PBFT）

PBFT是一種確定性共識算法，專為較小，更緊密的耦合網絡而設計。它不如POW或POS擴展，但具有很高的容錯性。它可以忍受一定比例的故障節點，而不會損害系統的完整性。 PBFT通常用於允許的區塊鏈中，該區塊鍊是已知和值得信賴的實體的。

• 一個節點提出了一個新塊。
• 其他節點對擬議的塊進行投票。
• 如果節點的超級貢獻同意，則將塊添加到區塊鏈中。
• 如果沒有共識，則重複該過程。

PBFT的主要局限性是其可伸縮性。它在大量節點上掙扎。

混合共識機制

許多現代區塊鏈採用混合共識機制，結合了不同方法的要素。這使他們能夠利用各種算法的優勢，同時減輕弱點。例如，區塊鏈可能將POS用於塊創建和PBFT來最終確定塊，將POS的效率與PBFT的高容錯耐受性結合在一起。這種方法根據區塊鏈的特定需求提供了量身定制的解決方案。

常見問題

問：最節能的共識機制是什麼？

答：相比（POW）（POW），驗證證明（POS）及其變化通常消耗的能量明顯少得多。

問：哪種共識機制最適合可伸縮性？

答：沒有單一的“最佳”機制來可伸縮。在某些情況下，DPO可以比POW或POS更可擴展，但它引入了集中化風險。混合方法通常旨在平衡可擴展性和安全性。

問：這些共識機制的安全程度如何？

答：每種機制的安全性取決於其特定的實現以及網絡的規模和參與。由於其計算要求，POW通常被認為是高度安全的，而POS依賴於經濟動機。

問：如果區塊鏈使用共識機制，可以將其入侵嗎？

答：雖然共識機制可顯著提高安全性，但它們並非萬無一失。可能的利用是可能的，尤其是如果算法的實現存在漏洞或網絡的很大一部分被損害。

問：不同共識機制之間的權衡是什麼？

答：主要的權衡涉及安全性，可擴展性，能源消耗和權力下放化。 POW優先考慮安全，但消耗了大量的能量。 POS優先考慮能源效率，但可能更容易受到大型利益相關者的攻擊。 DPO可提高可擴展性，但風險集中。 PBFT具有很高的容錯性，但在可擴展性方面掙扎。混合方法試圖平衡這些權衡。