区块链中的共识算法详细介绍

先决条件：区块链技术简介|S1, S2

我们知道, 区块链是一个分布式的分散式网络, 可提供不变性, 隐私性, 安全性和透明性。目前尚无中央机构来验证和验证交易, 但区块链中的每笔交易都被视为完全固定的和已验证。这仅是因为存在共识协议这是任何区块链网络的核心部分。

共识算法是区块链网络的所有对等方通过此过程到达共同协议关于分布式分类帐的当前状态。这样, 共识算法可在区块链网络中实现可靠性, 并在分布式计算环境中的未知对等点之间建立信任。本质上, 共识协议确保添加到区块链的每个新区块都是区块链中所有节点都同意的唯一的唯一真理版本。

区块链共识协议包含一些特定目标, 例如达成协议, 协作, 合作, 每个节点的平等权利以及每个节点在共识过程中的强制参与。因此, 共识算法旨在寻找一个共同的协议, 这对整个网络都是一个胜利。

现在, 我们将讨论各种共识算法及其工作方式。

工作证明(PoW)：

该共识算法用于选择矿工用于下一代区块。比特币使用这种PoW共识算法。该算法背后的中心思想是解决一个复杂的数学难题并轻松给出解决方案。这个数学难题需要大量的计算能力, 因此, 解决难题的节点将尽快挖掘下一个区块。有关PoW的更多详细信息, 请阅读

工作量证明(PoW)共识

实用拜占庭容错(PBFT)：

请参阅有关的现有文章

实际拜占庭容错(pBFT)

权益证明(PoS)：

这是PoW的最常见替代方案。以太坊已经从PoW转变为PoS共识。在这种类型的共识算法中, 验证者无需投资昂贵的硬件来解决复杂的难题, 而是通过锁定一部分硬币作为抵押来投资系统的硬币。之后, 所有验证器将开始验证块。验证者如果发现自己认为可以添加到链中的区块, 就会通过下注来验证区块。根据区块链中添加的实际区块, 所有验证者都将获得与其下注成比例的奖励, 并且相应增加赌注。

最后, 根据验证者在网络中的经济利益, 选择验证者来生成新块。因此, PoS通过激励机制鼓励验证者达成协议。

燃烧证明(PoB)：

使用PoB, 验证程序无需投资昂贵的硬件设备, 而是通过将硬币发送到无法回收的地址来"烧掉"硬币。通过将硬币提交到无法访问的地址, 验证者将获得基于随机选择过程在系统上进行挖掘的特权。因此, 在这里燃烧硬币意味着验证者有长期的承诺以换取他们的短期损失。

根据PoB的实施方式, 矿工可能会烧毁区块链应用程序的本币或其他链条的货币, 例如比特币。他们燃烧的硬币越多, 被选择开采下一个区块的机会就越大。

尽管PoB是PoW的有趣替代方案, 但该协议仍然不必要地浪费资源。也有人质疑, 采矿能力仅属于那些愿意花更多钱的人。

容量证明：

在容量证明共识中, 验证者应该投资其硬盘空间而不是购买昂贵的硬件或烧钱。硬盘空间验证器的数量越多, 被选择挖掘下一个区块并获得区块奖励的机会就越大。

经过时间证明：

PoET是最公平的共识算法之一, 它仅使用公平手段选择下一个区块。它被广泛用于许可的区块链网络。在这种算法中, 网络上的每个验证器都有一个机会来创建自己的块。所有节点都通过等待随机的时间来这样做, 并在块中添加了其等待时间的证明。将创建的块广播到网络以供其他考虑。获胜者是验证者, 其在证明部分中的计时器值最少。来自获胜验证者节点的区块将附加到区块链。有算法中的额外的检查, 从总是赢得大选停止节点, 从产生最低计时器值停止节点。

还存在其他共识算法, 例如活动证明, 权重证明, 重要性证明, 权益抵免证明等。因此, 根据业务网络需求明智地选择一种共识算法非常重要, 因为如果没有共识算法, 区块链网络将无法正常运行验证正在提交的每个事务。

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