共識協議使網絡可以在沒有中央權威的情況下達成獨特的狀態。
協議的選擇因優先級而有所不同：安全性，速度或效率。
如果沒有共識，就不會在去中心化網絡中置信或同步。
POW獎勵計算工作； POS獎勵封鎖資本
未來指出的混合機制平衡了效率和安全性
目錄
1。什麼是共識協議，為什麼在區塊鏈中很重要？ 2。中心化和雙重費用：比特幣解決的問題3。比特幣的共識如何工作：工作證明？ 4。加密貨幣共識機制的主要類型5。共識的比較：哪個更安全或有效？ 6。區塊鏈共識協議的未來
共識協議是建立任何加密的基礎。沒有它，就無法防止欺詐，確保服務的連續性或保持分佈式和去中心化系統的完整性。了解其操作和重要性是輸入新塊鏈的設計和分析的第一步。
1什麼是共識協議，為什麼在區塊鏈中很重要？
共識協議是一組加密貨幣規則和程序，允許去中心化節點網絡一致同意分佈式會計簿的狀態。
共識協議的主要功能是確保所有參與者在無需相互信任或中央權威的情況下保持對交易歷史的連貫和獨特的願景。
這種能夠在參與者之間保持信心的不信任的能力恰恰是所謂的分佈式共識，並且是允許加密貨幣運行的技術基礎。
沒有共識，就沒有區塊鏈
沒有共識協議，加密貨幣將無法可靠地工作。這些協議保證了交易的完整性和可靠性，這些交易無法偽造或操縱，並且網絡中的所有節點都保持註冊表的相同副本。
2中心化和雙重費用：比特幣解決的問題
早在Nakamoto Satoshi於2008年出版了比特幣白皮書之前，一個名為Cyherpunks和著名的加密貨幣攝影師的研究人員和發燒友社區已經努力解決挑戰：創造安全的數字資金，沒有中介。
但是，每個人都偶然發現了無法克服的障礙。一方面，中心化被迫信任獨特的服務器或權限以註冊和驗證交易，將弱勢系統返回審查，技術故障或操縱。
另一方面，雙費用是多次花費相同數字資產的可能性，可以利用數字文件而不會損失價值。
看過去
在80年代和90年代，諸如David Chaum（帶有Digicash），Adam Back（Hashcash的創建者）和Wei Dai（B-Money支持者）等人物進行了實驗，以實驗加密貨幣系統，以身份驗證交易並限制數字貨幣的發射。
比特幣以特定而非通用的方式解決了這些問題。工作（POW）的測試不是依靠可靠的實體，以實現分佈式共識協議（DCP）中的去中心化，開放和抵抗的操縱系統。
POW確保只有投資真正的資源（能源和計算）來解決哈希謎的人才能提出一個障礙。同時，DCP確定了所有節點遵循的規則，以驗證交易並就單個共享歷史達成共識。他們共同構成了比特幣共識協議。
這種集成在比特幣中獨有的，不僅可以避免不需要中央中介機構的雙重支出，而且可以保證網絡仍然安全而去中心化，即使是匿名和地理去中心化的參與者。
3比特幣的共識如何工作：工作證明？
在比特幣中，通過組合兩個緊密相互關聯的元素來闡明共識：共識協議和工作測試（POW）。 這個過程是獨一無二的，特別是因為它通過簡單的加密貨幣和激勵經濟的融合在沒有身份的開放網絡中提供了真正的權力下放化。
比特幣不僅引入了數字貨幣，而且還提出了一個開創性的共識系統，該系統解決了分佈式網絡中最複雜的問題之一：在不需要雙方之間建立信心的情況下達成協議。該協議旨在在節點可以以惡意的方式行動且沒有中央權威驗證交易的環境中運行。
無信任的網絡的獨特設計
與以前的其他系統不同，比特幣不需要參與者俱有驗證的身份，或者他們在“批准的列表”中參加。取而代之的是，它依賴於使用能量和計算能力作為保護網絡的經濟激勵措施和數學測試。
該模型被稱為中村共識，是對拜占庭式失敗的經典共識算法的根本創新，這需要確定的參與者和安全的溝通渠道。
在比特幣中，任何人都可以在未經允許的情況下幫助保持網絡。由於一種機制，該機制可以協調數千個匿名節點來驗證交易並就鏈條的單個版本達成共識：比特幣共識算法。
簡化，此算法是這樣的：
新交易均傳輸到所有節點。每個節點組在候選塊中的最新交易。在每個回合中，一個節點通過工作證明獲得了提出塊的權利。其他節點僅在所有交易都是有效的（不花費且具有正確的簽名）的情況下才能接受該塊。當節點在他們相信的下一個塊中包含該塊的哈希時，就會確認接受。
通過POW，礦工由候選塊提出。資料來源：全球硬幣
核心挑戰是獲得一個公開而匿名的節點群體，以達成合法交易的協議，而區塊鏈的“官方歷史”是什麼。該解決方案結合了兩層：共識協議，該協議定義了驗證規則，分叉的訂單和分辨率和工作測試，該協議通過抵抗Sybil攻擊的計算工作競賽來去中心化支持者的選擇。
POW的數學挑戰
在實踐中，此過程通過解決數學謎語來起作用。礦工將一個塊標頭組合在一起，其中包含數據，例如上一個塊的哈希，所有交易的摘要（默克爾根），日期，難度和隨機數（稱為Nance）。然後，他們證明了Nance的數百萬組合，直到結果兩次應用SHA-256算法時，它們小於客觀數（目標）。解決它很困難，需要大量工作，但是驗證它是瞬時的。
找到解決方案表明，礦工投資了資源來創建塊。即便如此，在接受它之前，節點還檢查所有交易都是合法的：公司是正確的，並且沒有硬幣兩次。這個過程不僅可以保護網絡的技術完整性，而且還以一種獎勵誠實行為的激勵計劃來補充。
比特幣中鏈塊的內容的K線走勢圖。資料來源：隱性
在比特幣中，只有將塊納入大多數節點識別的主鏈中時，塊獎勵才有效。通過這種方式，礦工有直接的經濟動力遵循規則並產生有效的障礙以獲得賠償。
通過鼓勵每個節點誠實地行動，以使其擴展其障礙，該系統不鼓勵惡意實踐並鼓勵合作，構成了網絡持有的第一層也是最重要的激勵措施。
使比特幣成為可能的公式
可驗證的謎語，用密碼學鏈接，可調節難度和清晰驗證規則的塊的結合，使比特幣成為第一個公共和去中心化的網絡，能夠在不依賴中央權威的情況下安全地運行。
難度調整和受控排放
該協議還可以調整每個2016塊（大約每兩週）以保持平均每個塊10分鐘的難度，並確保發布新比特幣的發行是可以預測的。這種調整以及編程的減少獎勵事件（減半）將技術安全與網絡經濟聯繫起來。
塊高度和排放控制
塊的高度是一個指示其在區塊鏈中的位置的數字，從創世紀塊（高度0）開始。該值用於兩個關鍵事件，確定每2,016個塊和減半的挖礦難度的時刻，這每210,000個街區發生一次，並將礦工的獎勵減少一半。
這種方法的優勢在於，對攻擊的抵抗力變得可量化：改變歷史需要控制大部分的哈希（51％攻擊），這意味著除了聲譽成本和資產價值的下跌之外，對硬件和能源的投資通常超過了預期的收益。
但是，該設計需要取捨：POW消耗資源，引入延遲並提供概率安全性而不是瞬時完成，並且在礦池或某些區域中的哈希酸SALT中心化度仍然是風險向量。
簡而言之，比特幣共識協議負責交易的完整性和有效性，解決了雙重費用的問題，並建立了所有節點所接受的唯一故事。通過納入POW，它解決了對操縱的權力下放和抵抗，因為只有投資真正資源的人才獲得提出障礙的權利。
4種主要類型的加密貨幣共識機制
在生態系統中，除了工作證明外，還有幾種共識方案。每個都針對不同的安全性，績效和權力下放要求進行了優化。
其中之一是股權證明（POS），該證明根據備份平衡而賦予命題權，大大降低了能源支出，但需要“削減”機制來阻止惡意驗證者。
作為一個變體，委派POS（DPO）將驗證驗證驗證由投票選擇的一小部分代表，達到了較大的交易率，但犧牲了一些權力下放化。在私人網絡或財團中，權威證明（POA）信任已確定和著名的驗證者，通過法律協議而不是隱秘工程學加速共識。
另一方面，經典的BFT算法（例如PBFT或Tendermint）使用驗證者之間的投票巡迴賽來實現確定性的“目的”，在多達三分之一的失敗或惡意節點的環境中是理想的。
在混合方法中，POW+POS（DECRED）脫穎而出，這結合了兩層以平衡激勵措施和安全性。在La Vanguardia中，Solana的歷史證明（POH）基於高速鏈散列引入了一個加密貨幣“時鐘”，從而允許沒有復雜同步協議的訂購事件。
CHIA使用的空間和時間證明（POST），融合了具有可驗證的延遲功能的預刪除存儲測試（“圖”），重複使用磁盤空間而不是計算功率。
協議的多樣性反映了尋求更快，安全和可持續的鏈條，其理解對於設計和評估區塊鏈項目至關重要，這些項目響應可伸縮性，治理和抵抗攻擊的特定需求。
5共識比較：哪個更安全或高效？
區塊鏈中使用的不同共識算法的比較表。資料來源：隱性
權力下放衡量有多少參與者（驗證者或礦工）干預網絡而不依賴於獨特的權威：“高”意味著有許多獨立的節點，而“低”或“非常低”表示只有少數授權的參與者控制系統。
能源消耗相對重視該機制所需的資源數量，區分密集的挖礦計算和較輕的放電過程。攻擊阻力反映了網絡支持損害其完整性嘗試的能力，例如，攻擊51％ – 而沒有改變交易的歷史。
確認速度是指將塊被視為確定性的平均時間，即達到足夠的安全水平。最後，治理和靈活性是指網絡參數可以調整或發展的便捷性，包括採用新規則或糾正漏洞。
總而言之，如果主要目標是確保去中心化網絡中的最大安全性，則基於工作證明（POW）的機制（例如比特幣）或諸如POW+POS等混合組合的機制，它脫穎而出，因為它們對攻擊的高度抵抗力和證明的魯棒性而脫穎而出。
另一方面，如果優先考慮能源效率和加工速度，請使用綜合股份證明（DPO），權威證明（POA）和股份證明（POS）（POS）提供了更多敏捷和可持續的解決方案。
但是，沒有任何機制是完美的：每個機制都意味著承諾，權力下放和效率，因此他們的選擇將取決於您想要在參與者中建立的網絡類型，其目標和信心程度。
6區塊鏈共識協議的未來
共識協議是區塊鍊網絡的骨幹。它的演變標誌著該生態系統中技術發展的節奏。儘管比特幣繼續使用POW，這是一種強大但密集的技術，但有關該網絡是否可以還是應該遷移到更可持續的共識的辯論比以往任何時候都更有生效。
在上一段中，儘管變化將是革命性的，但它將暗示系統的安全，權力下放和歷史信任的風險。就目前而言，比特幣不太可能改變他的模型，但其他網絡正在採用不同的路徑。
當前的區塊鏈趨勢指出了更可持續和有效的機制。以太坊合併後使用的股份證明（POS）大大降低了能耗並加速了塊驗證。與此同時，索拉納（Solana）具有歷史證明（POH）的Innova，它按時間順序訂購了網絡上的事件，以優化性能。
除了這些漸進的改進之外，還會出現學術建議，可以完全改變共識。諸如Minotaur（Multicsense），Avalanche（基於概率投票）或使用證明（用有用的計算任務代替任意計算）之類的協議試圖破壞區塊鏈Trilema的基本限制：安全性，去中心化性和可擴展性。
共識的未來不會是同質的。我們將看到對混合解決方案的持續發展，以優化系統的三個支柱。關鍵是要找到無需犧牲信任而響應每個網絡需求的動態平衡。
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