区块链共识算法简介
区块链是一种运行在对等网络上的分布式账本技术。无论是像比特币这样的公共区块链,还是私有区块链,都需要通过达成共识来获得信任,以确保参与者之间的相互信任及下一个区块的有效性。
不同的区块链类型采用不同的共识算法,以确保区块链中的最后一个区块能够反映每个时刻的世界状态。以下是几种常见的共识算法:
工作量证明(PoW)
工作量证明算法是比特币和以太坊区块链的基础。矿工需解决复杂的数学问题,这需要大量的计算能力。
优点:哈希值验证简单,难以欺骗系统,在大量节点下可良好扩展。
缺点:耗费能源,耗时较长(约10分钟),若一方控制51%的算力则可能遭受攻击。
权益证明(PoS)
以太坊正在向权益证明方向发展。矿工根据持有的通证数量或持有时间等因素被随机选择。
优点:相比工作量证明更节能。
缺点:可能存在更多安全问题,创建单一“事实”方面存在漏洞。
消逝时间证明(PoET)
消逝时间证明是Hyperledger Sawtooth项目中使用的共识机制。等待时间最短的参与者被选为领导者。
优点:领导者不断轮换。
缺点:依赖安全区域技术,可能比工作量证明更容易作弊,有集中化趋势。
简化拜占庭容错(SBFT)
在该算法中,区块验证器是已知实体。至少2f + 1个节点接受新块才能达成共识。
优点:速度更快,可扩展性更好。
缺点:有集中化趋势。
权威证明(PoA)
适用于无需分布信任的专用网络。验证者通过身份检查等方式被确认。
优点:适合私有网络,效率高。
缺点:牺牲了去中心化信任。
结论
区块链世界中使用的主要共识算法可分为以下三类:
- 标准工作量证明共识
- 基于投票许可的共识(如PoA、SBFT)
- 基于彩票许可的共识(如PoET)
在选择具体共识算法时,应考虑网络类型和处理的数据。彩票类型更适合大型网络;投票类型更适合小型网络并能降低延迟。

