资金费率
资金费率热力图
多空比
大户多空比
币安/欧易/火币大户多空比
Bitfinex杠杆多空比
账号安全
资讯收藏
自选币种
共识机制：区块链的核心
共识机制是区块链技术的核心组成部分，它确保了去中心化网络中所有节点对数据的一致性。本文将详细介绍各种共识机制，并通过流行加密货币的实例分析其工作原理。
什么是共识机制？
任何金融系统都需要清晰准确的数据记录才能顺利运行。例如，银行跟踪资金流动，并由中央机构控制这些记录。然而，由于加密货币的去中心化特性，这种方法并不适用。
为了确保加密货币的安全性和连续性，区块链需要一种内部机制来确认交易，并保持网络各部分协同工作。在去中心化网络中，所有节点都是平等的，并且同时发送区块，因此网络必须决定首先遵循哪条链。共识机制是一种协议，它使分布式区块链网络中的所有节点就一组数据达成一致。节点充当验证检查点，在交易被批准之前确认每一笔交易。简而言之，共识机制使去中心化连接能够就已验证的交易达成共识，并将其添加到区块链中。
目前存在多种共识机制，但它们的应用范围各不相同。让我们深入了解大多数加密货币所采用的最常见机制——工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）。
工作量证明（PoW）
工作量证明是一种共识机制，允许矿工（验证者）通过解决复杂的数学问题来确认交易并将其添加到区块中，并为此获得奖励。完成一项复杂任务证明他们花费了资源（时间和精力）来向区块链添加新块。这就是其名称的由来：它证明了实际工作的完成。
工作量证明算法的目标是确保互不信任的节点之间达成共识。换句话说，就是就哪些交易有效以及哪个区块链版本是主链达成一致。为此，网络遵循确认区块最多的最长链，而其他分支则成为其分叉。
这种方法使得在不控制网络大部分哈希率的情况下几乎不可能伪造数据，从而保持网络的安全性。要重写交易历史并窃取资金，攻击者需要控制超过50%的网络总处理能力，这不太可能，因为攻击者必须拥有大量资源。因此，您可以确信您的资金是安全的，因为PoW算法提供了高水平的防欺诈保护。
第一个使用该技术的是中本聪，他在开发比特币白皮书时引入了PoW。比特币成为第一个采用工作量证明的加密货币，使用SHA-256算法。与任何基于PoW的网络一样，比特币提供了很高的安全性，但也需要大量的能源消耗。至于速度，每10分钟生成一个区块，在拥堵期间甚至更长；这限制了交易速度。尽管如此，比特币仍然是去中心化和安全性的基准，赢得了加密货币世界“数字黄金”的称号。
狗狗币是首批且著名的模因币之一，它运行在PoW上，使用Scrypt算法。它快速生成区块——每分钟一个——并且比比特币消耗更少的能源。每个区块的挖矿奖励固定为10,000 DOGE。
权益证明（PoS）
2011年，Bitcointalk论坛用户QuantumMechanic批评了当时主要的共识机制——工作量证明，称挖矿过程浪费资源。他提出了一种替代方案：一种更高效的新算法，称为权益证明。
权益证明（PoS）是密码学中最流行的共识算法之一，验证者无需大量计算能力即可确认交易并维护网络稳定性。PoS的主要目标是通过高能源效率来保护网络，该算法回应了工作量证明的高能源成本。与PoW中的竞争性创建区块不同，权益证明参与者通过质押——“冻结”一部分自己的代币来确认他们对网络公平运行的兴趣。
创建新区块的过程称为锻造，验证者的奖励通常来自交易费用。要参与锻造，用户必须向网络存入一定数量的代币——即质押他们的代币。质押的规模影响节点被选为下一个验证者的可能性：质押越多，机会越大。当节点创建下一个区块时，验证者确认交易并将新区块添加到区块链中。
基于PoS的加密货币的一个明显例子是以太坊，它在2022年9月通过The Merge从PoW（Ethash）转向PoS，提高了能源效率和可扩展性。随着向权益证明的过渡，网络不再依赖挖矿，而是转向基于验证者的安全性。现在，任何用户都可以通过质押32 ETH成为验证者。另一个知名项目Cardano也采用PoS，使用其定制开发的Ouroboros算法——通过学术研究开发。该系统分为时期和时段，验证者在预定时间被选中创建区块。
其他共识机制
PoW和PoS是区块链技术的先驱，但它们并不是唯一的选择。虽然其他机制的应用没有那么广泛，但它们在去中心化系统的发展中仍然发挥着重要作用。让我们深入了解一些替代方案：
- 委托权益证明（DPoS）：这是PoS机制的改进版本，具有更好的可扩展性。网络依赖一小群“见证人”而不是广泛的验证者。它引入了更民主的结构，这既是优势也是劣势，因为少数选定的见证人形成了一个非正式的中央委员会，这与加密货币的原则相悖。Tron和EOS等代币采用这种机制。
- 实用拜占庭容错（pBFT）：该机制解决了在存在不忠诚的将军（验证者）的情况下达成共识的挑战。当诚实节点中有2/3达成一致时，共识即达成。pBFT中的节点分为主节点和备份节点。主节点是给定轮次的领导者，领导权轮换以避免操纵。Hyperledger和Fabric等区块链网络使用pBFT。
- 权重证明（PoWeight）：由麻省理工学院的六位研究人员开发，该模型根据用户的账户余额为每个用户分配“权重”。验证者根据该权重随机选择。这种随机性降低了少数不诚实参与者操纵的风险。然而，一个很大的缺点是委员会成员不会因确认交易而获得奖励。
- 容量证明（PoC）：在这种方法中，矿工需要证明他们拥有存储空间来挖矿。因此，最推荐的存储设备是硬盘。在开始之前，矿工准备一个包含数据的绘图文件（称为nexus）。在nexus中拥有最接近哈希的矿工将解决难题。PoC机制是Burstcoin区块链的基础。
- 权威证明（PoA）：在这种共识机制中，验证者确认其身份，之后网络管理者检查潜在验证者的可信度。这也使得在发生不道德行为时很容易追踪任何验证者。通过筛选过程后，每个验证者必须存入一定数量的资产作为其承诺的证明。本质上，PoA验证者将他们的声誉和代币置于风险之中。采用这种机制的流行区块链之一是Subtensor。
- 重要性证明（PoI）：这是PoS共识机制的另一个改进版本。主要区别在于PoI使用“重要性分数”来确定哪些节点有权挖掘新区块。这有助于确保网络平稳运行，并且所有参与者都为其成功做出贡献。NEM区块链采用这种共识模型。
总结
因此，区块链必须在去中心化、可扩展性和安全性之间做出权衡，因为同时优化这三者很困难。而共识机制使之成为可能：它们验证输入和输出数据，允许数字交易在没有第三方监督的情况下自动验证。随着区块链的发展，开发人员继续创建新的共识模型，为验证者提供新的方法和奖励。因此，共识机制创造了一个环境，您不需要信任交易的对方，因为这些程序确保信息是不可变且安全的。
