区块链入门：不同的区块链共识机制
本文将解释共识机制如何决定区块链的特征，以及这对我们——区块链技术的热衷采用者——有何意义。
区块链和共识机制
快速回顾一下：区块链技术将数据记录加密成区块，然后将区块依次链接在一起，创造出一个按时序排列的单一事实记录源。区块链的强大之处就在于其去中心化的特性。基于区块链的数据库可公开访问，但未经达到法定人数的网络参与者同意，不得进行任何调整，从而确保信任、安全和透明。
这里就提到了网络参与者，也称为“节点”，实际上即去中心化网络的利益相关方，其任务旨在保障整个网络的安全和正常运行，例如验证、确认交易、充当通信中枢，还需要对任何潜在的数据更改保持警惕。共识机制是为了确保所有节点都能同步工作，还决定了一个网络具体的安全和激励计划。
请注意，本文关注的是公共区块链，因为我们在日常交易中主要与这类区块链交互。传奇的比特币和以太坊就是公链的两大代表。
不只是 PoW 和 PoS
比特币和以太坊自诞生以来都使用工作量证明（PoW）机制来调节网络状态，但以太坊正通过其以太坊2.0计划逐步转向权益证明（PoS）。然而，比特币仍将坚持使用 PoW，因为其代码不受共识变化的影响。同样重要的是，比特币与能源消耗的关系将使其价值始终与现实生活中的成本相关联。其他类型的区块链共识较为少见，主要是用于配合特定网络的战略重心。
工作量证明（PoW）
顾名思义，这种共识需要大量的“工作”。被称为“矿工”的网络参与者须配备先进的软件和功能强大的计算机，以解答极其复杂的数学问题，从而创建一个新的有效区块。
通常情况下，加密货币的解题难度与矿工数量呈正相关，也就是说，更多矿工加入网络会导致难度水平上升，这意味着：（1）矿工数量越多，安全性越高；（2）所有矿工的公平性都能得到保证。
此外，PoW 区块链在组织和场所方面都是真正去中心化的，因为矿工们会在电力成本低廉的地方安营扎寨，以追求奖励的最大化。很多地方只需支付少量费用就能用上电，因此采矿活动分散在世界各地。
权益证明（PoS）
PoS 比 PoW 更环保，完全依赖于资金质押。要成为 PoS 网络中的“节点”，须将资金锁定在一个特殊的智能合约中，从而获得发布新区块的机会。PoS 算法根据质押者在网络中的资金份额随机选择区块生产者，例如，质押者的资金占总质押量的10%，则该质押者有10%的机会生产新区块。此外，算法还根据节点质押量与总质押量之间的比例向质押者分配奖励。因此，这种机制是 PoS 加密货币价值的主要驱动力。
这类加密货币有 Avalanche、Cardano、Algorand 等。
委托权益证明（DPoS）
PoS 具有一定的中心化特征，DPoS 对其进行了民主化改进。虽然经济资源直接影响 PoS 的验证过程，但质押者有权对 DPoS 网络中的区块生产者进行投票。这些区块生产者（也称为委托者/见证者）将根据受委托的质押量选出，由此反映其可靠性和可信度。质押者和委托者均会受到激励和惩罚，从而促进网络内部的进一步民主化。委托者通常会保持活跃，以便继续承担责任，这可以大大加速交易过程。采用该机制的有 EOS、Tron 等。
提名权益证明（NPoS）
NPoS 与 DPoS 类似，但投票过程更加成熟。被称为提名者的质押者将通过分配其代币抵押品来选择一组验证者。拥有最多抵押品的验证者将负责生产新的区块，因此最终的验证者可能与提名的验证者大相径庭。这样可以确保每个提名者都有获得奖励的好机会，同时验证者也需要证明自己值得社区信任。采用该机制的有 Polkadot、Kusama 等。
权威证明（PoA）
PoA 是另一种非常重视节点验证者社交资本的共识机制。社区将选取最可靠的用户和项目战略合作伙伴（即对网络未来成功有长期既得利益的用户），并给予其生产新区块的权利。当然，这并非完全由“社区地位”来决策，这些被认可的验证者也应该用自己的资金作为其动机纯正的证明。采用该机制的有 VeChain、TomoChain 等。
历史证明（PoH）
Solana 于2018年率先推出了 PoS 和 PoH 混合方案，承诺提供更快、更高效、更安全的验证流程。Solana 网络中的每个节点都集成了一个加密时钟，每个数据都按可验证的时间顺序记录，并带有特定的时间戳。每个验证者无需等待其他节点的回应，可以独立决定区块信息的有效性，从而加快了 Solana 交易的共识过程。
以上就是区块链领域最常见的一些共识机制，每种机制都有多个项目采用，您或许对这些项目已经有所耳闻。当然，随着区块链行业的发展，还会出现越来越多的共识机制。无论其设计如何不同，共识机制的最终目标都只是为了维持区块链的有效运行。在这种情况下，共识算法的发展有望保护具有唯一性、一致性和诚实性等关键属性的数据完整性。
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