共识算法是所有区块链/ DAG的基础。 它们是区块链/ DAG平台中最重要的部分。

没有它们（共识算法），我们将只留下一个愚蠢的，不可变的数据库。

在这里，我们列出所有主要的共识算法，并将评估它们的优缺点。 如果您发现任何遗漏或错误，请在评论中注明。 此外，随着我对这些算法及其经济影响的更多研究，本文将定期更新。

附： 本文假设您了解什么是共识算法及其在区块链中的重要性。

以下是30种共识算法的列表。

1.工作证明 (POW)

 

 

优点：

• 它自2009年以来在野外进行了测试，并且今天也保持稳定。

缺点：

• 这很慢。
• 耗费大量能源，对环境不利。
• 易受规模经济影响。

使用者：比特币，以太坊，Litecoin，狗狗币等。

类型：竞争共识。

说明：这是第一个共识算法（Satoshi Nakamoto在他的文章中提出）创建分布式无信任共识并解决双重花费问题。 POW并不是一个新的想法，但Satoshi将这个和其他现有概念 - 加密签名，merkle链和P2P网络 - 结合成一个可行的分布式共识系统，其中加密货币是第一个和基本的应用程序，是相当创新的。

它的工作方式是区块链的参与者（称为矿工）必须解决一个复杂但无用的计算问题，以便将一块交易添加到区块链中。

基本上，这是为了确保矿工投入一些资金/资源（采矿机器）来完成工作，这表明它们不会损害区块链系统，导致系统损害将导致投资损失;从而伤害自己。

可以在运行时更改问题的难度，以确保恒定的块时间。有时候，有一个以上的矿工同时解决问题。在这种情况下，矿工选择其中一个链条，最长的链条被认为是赢家。因此，假设大多数矿工在同一条链上工作，那么最快的增长将是最长和最值得信赖的。因此，只要矿工投入的工作中超过50％是诚实的，比特币就是安全的。

进一步阅读：工作证明

2.股权证明 (Proof of Stake)

优点：

• 高效节能。
• 对攻击者来说攻击更加昂贵。
• 不易受规模经济影响

缺点：

• 无关紧要的问题

使用者：以太坊（很快），Peercoin，Nxt。

类型：竞争共识。

说明：创建股权证明作为工作证明（PoW）的替代，以解决后者的固有问题。在这里，您不必使用挖掘，而是必须在系统中拥有一些赌注（硬币）。因此，如果您持有10％的股份（硬币），那么您下一次开采的概率将为10％。

挖掘需要大量的计算能力来运行不同的加密计算以解决计算挑战。计算能力转化为工作证明所需的大量电力和电力。 2015年，据估计，一笔比特币交易需要每天为1.57个美国家庭供电所需的电量。因此，为了节省电源浪费，引入了PoS。

在PoS中，一美元是一美元。例如，考虑10,000个矿工，每个花费1美元/分钟（8760万美元/年）可能比一个花费10,000美元/分钟的采矿池（尽管每年花费8,760万美元）的散列能力更少。但是在PoS的情况下，你不能一次性使用它。这里一美元是一美元。因此，它不易受规模经济影响。

此外，攻击PoS系统比攻击PoW系统更昂贵。引用Vlad Zamfir

PoS重复51％攻击的成本情况就好像每隔一轮“你的ASIC农场被烧毁”一样。

你的ASIC农场被烧毁了

这意味着每次攻击PoS系统时都会丢失赌注，而在PoW中，如果攻击系统，则不会丢失采矿设备或硬币;相反，你只是让它（攻击PoW系统）难以执行。

但是可能出现的一个问题是“没有利害关系”的问题，其中块生成器通过投票支持多个区块链历史（分叉）而没有任何损失，从而阻止了共识的实现。

 

因为与工作量证明系统不同（你需要进行大量计算以扩展链），因此在几个链上工作的成本很低。许多项目试图以不同的方式解决这个问题（在进一步阅读中提到）。例如。如上所述，其中一个解决方案是惩罚不好的验证者。

进一步阅读：股权证明

3.延迟工作证明 (Delayed Proof-of-Work )

优点：

• 高效节能
• 提高安全性
• 可以通过间接提供比特币（或任何安全链）安全性来增加其他区块链的价值，而无需支付比特币（或任何安全链）交易的成本

缺点：

• 只有使用PoW或PoS的区块链才能成为这种共识的一部分。
• 在“Notary Active”模式下，必须校准不同节点（公证节点和普通节点）的哈希值，否则，哈希值之间的差异可能会爆炸（有关更多说明，请参见下文）

使用者：Komodo

类型：协作共识

说明：延迟工作证明（dPoW）是一种混合共识方法，它允许一个区块链利用通过二级区块链的散列能力提供的安全性。这是通过一组公证节点实现的，这些公证节点将第一个区块链中的数据添加到第二个区块链上，这将要求两个区块链被破坏以破坏第一个区块链的安全性。第一个使用这种共识方法的是Komodo，它与比特币区块链相连。

 

依赖于dPoW的区块链可以利用工作证明（PoW）或股权证明（PoS）共识方法来运作; 它可以附加到任何所需的PoW区块链。 但是，比特币的哈希率目前为dPoW保护的区块链提供了最大程度的安全性。 下图显示了各个记录与主要区块链及其附加的PoW区块链之间的关系：

 

dPoW系统中有两种类型的节点：公证节点和普通节点。 64个公证节点由dPoW区块链利益相关者选出，以将来自dPoW区块链的已确认块添加（公证）到附加的PoW区块链上。一旦块完成，其哈希值将被添加到由33个公证节点签名的比特币交易中，从而在比特币区块链上创建dPoW块哈希记录，该记录已由大多数网络公证节点公证。

为了防止公证节点之间的采矿战争，这会降低网络的效率，科莫多设计了一种循环采矿方法，可以在两种模式下运行。 “无公证”模式允许所有网络节点挖掘块，类似于传统的PoW共识机制;但是，在“公证人活动”模式下，网络公证人将以显着降低的网络难度率进行挖掘。在该方案中，允许每个公证人以其当前难度率挖掘一个块，而其他公证节点必须在10倍高度挖掘并且所有正常节点将总是以公证节点的难度率的100倍挖掘。

但这会导致一些问题。正如我与Komodo创始人的一次谈话中所提到的，它可能导致公证矿工和普通矿工的哈希值之间存在很大差异：

 

dPoW系统旨在允许区块链在没有公证节点的情况下继续运行。 在这种情况下，dPoW区块链可以根据其初始共识方法继续运行; 但是，它将不再具有附加区块链的附加安全性。

 

因此，延迟工作证明可以利用这种共识方法提高安全性并减少任何区块链的能耗。例如，由于Komodo使用Equihash散列算法来防止使用ASIC进行挖掘，并且它依赖于循环挖掘公证节点的方法，因此激励结构可以降低节点之间竞争导致过度使用能源或计算的可能性。功率。

此外，像Komodo这样的dPoW区块链可以通过间接提供比特币安全性而不需要支付比特币交易的成本来增加其他区块链的价值：使用dPoW的第三个区块链可以将自己附加到Komodo，随后附加到比特币。通过这种方式，dPoW区块链可以从比特币的高哈希率中受益，而无需直接连接到比特币区块链。

最后，系统内公证节点和正常节点的分离功能确保初始共识机制在公证节点失败的情况下继续运行。这种相互依赖性激励其他网络支持比特币网络的持续维护，而不会完全依赖其直接功能。

进一步阅读：委托工作证明

4.委托证明股权

优点：

• 高效节能。
• 快速。高流量的博客网站Steemit使用它。 EOS的阻塞时间为0.5秒。

缺点：

• 有点集中。
• 高风险的参与者可以投票自己成为验证者。最近在EOS中看到的东西。

使用者：BitShares，Steemit，EOS，Lisk，Ark

类型：协作共识

说明：在DPoS中，系统中的利益相关者可以选出将代表他们投票的领导者（证人）。这使得它比普通的PoS更快。

例如。在EOS的情况下，21名证人一次当选，并且一组节点（潜在证人）保持待命状态，这样如果证人节点的某人死亡或做了一些恶意活动，那么它可以立即被新节点取代。证人收取生产积木的费用。费用由利益相关者确定。

通常，所有节点以循环方式一次一个地生成块。这可以防止节点发布连续的块，从而阻止他执行双重攻击。如果见证人的时段中没有产生阻止，则跳过该时间段，下一个证人产生下一个阻止。如果证人不断错过他的积木或发布无效交易，那么赌注者会将他投票并以更好的证人取代他。

在DPoS中，矿工可以合作制作积木，而不是像PoW和PoS那样竞争。通过部分集中创建块，DPoS能够比大多数其他一致性算法快几个数量级地运行。 EOS（使用dPoS）是第一个实现0.5秒阻塞时间的区块链！

那很快。

进一步阅读：委托证明

5.权威证明

优点：

• 高效节能。
• 快速。

缺点：

• 有点集中。可以在公共区块链中使用，但通常用于私有的，允许的区块链。

使用者：POA.Network，Ethereum Kovan testnet，VeChain

类型：协作共识

说明：在基于PoA的网络中，事务和块由经过批准的帐户验证，称为验证程序。验证器运行软件，允许它们将事务放入块中。该过程是自动化的，不需要验证器持续监控其计算机。但是，它确实需要维护计算机（授权节点）不妥协。

要建立验证器必须满足的三个主要条件是：

必须在链上正式验证身份，并且可以在公共可用域中交叉检查信息

必须难以获得资格，才能有权验证所获得和重视的区块。 （例如：潜在的验证人需要获得公证书）

建立权威的检查和程序必须完全统一

PoA个人有权成为验证人，因此有动力保留他们获得的职位。通过将声誉附加到身份，激励验证者维护交易过程，因为他们不希望自己的身份与负面声誉相关联，从而失去了来之不易的验证者角色。

进一步阅读：权威证明