区块链共识机制之POW算法
区块链技术中的共识算法及其原理
区块链技术中的共识算法及其原理随着区块链技术的发展，共识算法成为了其中的重要组成部分。
区块链的共识算法解决了分布式系统中的一致性问题，确保了网络中各个节点对于交易记录的一致认同，保障了区块链的安全和可信度。
在本文中，我们将介绍几种常见的区块链共识算法及其原理。
1.工作量证明（Proof of Work，PoW）工作量证明是目前最为常用的共识算法之一，也是比特币所使用的共识机制。
其原理是通过节点完成一定量的计算工作来解决一个数学难题，将解题的难度设定在一个很高的水平上。
当一个节点解出这个难题后，便可以发布自己所挖到的区块，并获得一定数量的奖励。
其他节点会对该区块进行验证，验证通过后会接受并将其添加到区块链中。
由于该算法需要大量的计算力，因此比特币网络中拥有最多算力的节点将成为区块链网络的控制者。
2.权益证明（Proof of Stake，PoS）权益证明是另一种常见的共识算法，它与工作量证明有所不同。
在权益证明中，节点的产生权重是根据其拥有的代币数量来分配的，即拥有更多代币的节点具有更大的产生权重。
相比于工作量证明，权益证明更加节约能源，并且减少了对于计算资源的竞争。
由于权益证明中没有矿工的角色，所以不需要进行挖矿，而是通过轮流出块的方式来决定谁可以添加下一个区块。
权益证明也可以进一步分为多种不同的变种。
3.权益证明和工作量证明的结合（Proof of Stake and Proof of Work，PoS/PoW）为了充分发挥权益证明和工作量证明的优势，一些区块链项目将两种算法进行了结合。
具体来说，权益证明用于选举出验证者，而工作量证明用于选举出出块者。
这样可以在一定程度上克服每种共识算法的缺点，提高整个区块链网络的安全性和效率。
4.权益证明和古典共识（Proof of Stake and Classical Consensus）除了前面提到的共识算法外，还有一种将权益证明和古典共识机制相结合的算法。
共识算法之POW
共识算法之POW共识算法是区块链技术的核心概念之一，用于解决分布式系统中节点达成一致的问题。
其中，工作量证明（Proof-of-Work，简称POW）是最早提出和应用的一种共识算法。
本文将详细介绍POW共识算法的定义、原理、优缺点以及应用场景。
一、定义POW是一种通过节点完成一定计算任务来参与共识的算法，也被称为“挖矿”。
该算法要求节点通过计算一些数值的哈希值，使得哈希值满足一定的条件，如小于一个指定的值。
最先完成任务的节点将获得奖励，并且其提出的区块将被其他节点接受和添加到区块链中。
二、原理POW算法的核心思想是通过消耗大量的计算资源完成任务，以此来保证区块链网络的安全性和一致性。
其具体步骤如下：1.获取上一个区块的哈希值；2. 选取一个随机数（Nonce）；3.将上一步的随机数和上一区块哈希值组合成一个新的字符串；4.对新的字符串进行哈希运算，得到哈希值；5.判断哈希值是否符合一定条件，如果符合则完成任务，否则返回步骤2继续尝试；6.完成任务后，将新区块添加到区块链中。
三、优点1.安全性高：POW算法要求节点完成大量计算任务，攻击者需要控制全网超过一半的计算能力才能攻破系统，从而保障了区块链的安全性。
2.公平性：任何节点都有机会成为提交新区块的节点，不会产生中心化的问题。
3.成本高：POW算法需要大量电力和计算资源，这使得攻击成本高昂。
同时，投资大量资源的节点有更高的几率获得区块奖励，这也激励了节点参与共识过程。
四、缺点1.能源浪费：POW算法耗费大量电力进行计算，对环境不友好，亦有可能过度依赖煤炭等传统能源。
2.中心化倾向：POW算法导致算力集中在少数大型矿池中，有可能出现中心化问题，而矿池的运行也不够透明公正。
3. 低效率：进行POW算法确认一个区块需要通过不断尝试不同的Nonce值，进行哈希计算，效率较低。
五、应用场景1.区块链：比特币是最早应用POW共识算法的区块链项目，其通过对区块头进行哈希计算，保证每个区块都是经过验证和共识的。
pow的哈希算法
pow的哈希算法Pow的哈希算法是一种基于工作量证明（Proof of Work）的哈希算法，它是比特币等加密货币所采用的共识机制之一。
Pow的哈希算法的核心思想是通过计算机的计算能力来解决网络中的共识问题，从而保证网络的安全性和可靠性。
Pow的哈希算法的实现过程如下：首先，网络中的节点需要通过计算来寻找一个特定的哈希值，这个哈希值需要满足一定的条件，比如说必须以一定数量的0开头。
这个过程需要耗费大量的计算能力，因此被称为“挖矿”。
当一个节点找到了符合条件的哈希值后，它就可以将这个哈希值广播给整个网络，其他节点可以通过验证这个哈希值的正确性来确认这个节点的工作量，并将其添加到区块链中。
由于计算哈希值的过程需要耗费大量的计算能力，因此节点需要支付一定的费用来激励其他节点参与挖矿，这个费用就是所谓的“区块奖励”。
Pow的哈希算法的优点在于它可以有效地防止网络中的恶意节点攻击，因为攻击者需要掌握网络中超过50%的计算能力才能够对网络进行攻击，这是非常困难的。
此外，Pow的哈希算法还可以保证网络的去中心化，因为任何人都可以参与挖矿，而不需要依赖于中心化的机构或者组织。
然而，Pow的哈希算法也存在一些缺点。
首先，它需要耗费大量的计算能力来进行挖矿，这不仅会导致能源的浪费，还会对环境造成一定的影响。
其次，由于挖矿需要支付一定的费用，因此它也会导致网络中的财富不平等问题，即拥有更多计算能力的节点会获得更多的区块奖励，从而进一步扩大财富差距。
综上所述，Pow的哈希算法是一种基于工作量证明的哈希算法，它可以有效地保证网络的安全性和可靠性，但也存在一些缺点。
随着区块链技术的不断发展，未来可能会出现更加先进的共识机制来取代Pow 的哈希算法，从而进一步提高区块链的性能和可靠性。
共识算法之POW
共识算法之POW简介POW是proof-of-work的缩写，中译为：⼯作量证明，是⽐特币中采⽤的共识机制，也被许多公有区块链系统所采⽤（⽐如以太坊）。
⼯作量证明机制基础是哈希运算，因此要理解pow⾸先要明⽩哈希函数（⽐特币⼤量采⽤了sha256，以及rimped160）。
本篇⽂章重点介绍pow共识算法的原理，不具体介绍⽐特币的相关细节。
什么是哈希函数？哈希运算是密码学的重要组成部分，⼀般⽤来保护数据的完整性。
给定⼀段消息，通过哈希函数可以将消息映射为固定长度的哈希值（⽐如sha256，将任意长度的消息映射为256位的哈希值）。
哈希函数具有两个重要的特点：“⽆碰撞“和”不可逆“。
1. 所谓不可逆，就是当你知道x的HASH值，⽆法求出x；因此哈希函数在数学上是⼀种单向函数。
2. 所谓⽆冲突，就是当你知道x，⽆法求出⼀个y，使x与y的HASH值相同。
简单来说就是，⽆法找到⼀个不同的消息y，使得y的哈希值与x 的哈希值相同。
（当然，因为消息的⽐特空间 << 所求哈希值的⽐特空间，因此其实这样的y是存在的，只是这样的y很难找，只是⼀个概率上的不可能）哈希函数的应⽤从哈希函数的特性我们可以看出，当x被改变时，x所对应的哈希值也会发⽣改变，因此可以通过⼀段消息的哈希值是否改变来间接反应消息是否被修改，也就是我们说的数据完整性验证。
（当然这个⼀般还要也公钥密码体制相结合来使⽤，这⾥不解释公钥密码体制，⾃⾏google）。
### 在⽐特币中的使⽤⽐特币主要使⽤了sha256哈希函数，有三个⽤途：1. ⽐特币地址是公钥的两次sha256运算结果2. 保证每笔交易的完整性3. pow⼯作量证明机制的基础⽐特币共识算法pow⼯作量证明机制，我们从“⼯作量”和“证明”两个概念上来理解pow。
1. 什么是⼯作量？⽐特币⼀直被⼈诟病做了⼤量⽆意义的运算，耗费了巨量的电能。
这⾥的运算就是⽐特币共识机制中的⼯作量，⽽这个运算就是哈希运算。
P r o o f - o f - S t a k e 区 块 链 共 识 算 法
区块链共识算法(1)POW,POS,DPOS区块链共识算法(1)POW,POS,DPOS区块链共识算法(1)POW,POS,DPOS1.PoW：Proof of Work1.2PoW优缺点1.3应用平台2.PoS：Proof of Stake2.2PoS优缺点2.3应用平台2.4 PoS与PoW3.DPoS：Delegated Proof of Stake3.2 优缺点1.PoW：Proof of Work比特币在Block的生成过程中使用了PoW机制，一个符合要求的Block Hash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。
难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。
每2016个区块，所有节点都会按统一的公式自动调整难度，这个公式是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周[20160-60-24=14day]，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。
也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度网络的难度值可以用下面的公式计算:新难度值 = 旧难度值 * ( 过去2016个区块花费时长 - 20160 分钟 )工作量证明需要有一个目标值。
比特币工作量证明的目标值（Target）的计算公式如下：目标值 = 最大目标值 - 难度值其中最大目标值为一个恒定值：0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFFF目标值的大小与难度值成反比。
比特币工作量证明的达成就是矿工计算出来的区块哈希值必须小于目标值哈希函数产生的 hash 值是随机的, 而且对原始数据一个很小的改动就能使得 hash 值和之前完全不一样.，为了能得到一个合法的区块, 我们可以往区块里添加一个冗余的整数 nonce, 通过不断地尝试不同的 nonce 来找到合法的区块 (例如可以从 1 开始不断地累加尝试)。
POW——区块链共识算法
POW——区块链共识算法POW（Proof of Work，工作量证明）是一种区块链共识算法，用于解决去中心化网络中的双重花费和篡改问题。
本文将详细介绍POW算法的原理、应用和优缺点。
一、POW算法原理POW算法的核心思想是通过消耗一定的计算量和资源来证明一些节点在网络中执行了一定的工作。
具体而言，当一个节点想要提交一个新的交易或区块时，需要解决一个难题，即找到一个合适的随机数（Nonce）使得经过哈希计算以后的结果满足一定的条件。
这个条件通常是要求哈希结果的前几位是0。
因为哈希函数的不可预测性，所以只能通过不断尝试不同的随机数来找到符合条件的结果。
而找到这个结果需要大量的计算量和时间。
二、POW算法应用1.比特币比特币是最早采用POW算法的区块链项目之一、比特币的POW算法基于SHA-256哈希函数，要求哈希结果的前几位是0。
矿工通过竞争来解决这个工作量证明问题，第一个找到符合条件的Nonce的矿工即可获得记账权，并获得一定数量的比特币作为奖励。
2.以太坊以太坊也采用了POW算法作为其共识机制，但与比特币不同的是，以太坊的POW算法是基于Ethash函数。
Ethash函数结合了内存和计算之间的平衡，旨在提高算法的ASIC抗性，从而防止矿机垄断。
三、POW算法优缺点1.优点（1）安全性高：POW算法通过消耗大量的计算资源来保证网络的安全性，攻击者需要掌握网络51%的计算资源才能进行双花攻击。
（2）去中心化：POW算法通过竞争来选择记账人，无需中心化机构的参与，实现了去中心化。
2.缺点（1）能源浪费：POW算法需要大量的计算资源和能源来进行计算，因此被批评为能源消耗高、不环保。
（2）算力集中：随着比特币和以太坊等主流区块链项目的发展，矿机垄断成为现实。
拥有大量算力的少数矿工往往能够垄断记账权，导致网络的去中心化程度下降。
四、POW算法的未来发展随着区块链技术的发展，人们对POW算法的能源消耗和环保性提出了质疑。
区块链中的共识机制
区块链中的共识机制区块链是一种分布式账本技术，由于其去中心化的特点，需要通过共识机制来保证其安全性和一致性。
共识机制是指在一个网络中，所有参与者通过共同协议达成一致意见的过程。
本文将介绍区块链中常见的共识机制及其优缺点。
1. 工作量证明（Proof of Work，PoW）工作量证明是比特币等区块链的原始共识算法，也是目前应用最广泛的共识机制之一。
PoW 机制是指网络中的节点需要计算特定难度的哈希值来解决一个数学问题，也就是在竞争计算效率的同时保证交易记录的安全与完整性。
由于需要大量的计算资源，因此 PoW机制需要巨大的能量开销和时间成本，已经成为了比特币等区块链的标志性特征。
优点： PoW 机制能够有效避免 51% 攻击，即攻击者需要掌握网络中超过 50% 的运算能力才能够攻击，具有强的安全性。
同时 PoW 机制能够保证网络中的数据不可篡改，因此得到了越来越多的信任和应用。
缺点： PoW 机制需要大量的计算资源和电能支出，因此不仅功耗巨大，而且产生的碳排放也会对环境造成一定的负面影响。
另外，PoW 机制的交易速度较慢，需要等待一定时间才能确认一个交易，不利于高频交易。
2. 权益证明（Proof of Stake，PoS）权益证明是一种新型的共识机制，以太坊等一些区块链正在逐步采用。
PoS 机制是指节点的权益大小会直接影响到被选为记账节点的概率，权益越大，被选中的概率也越大。
它有多个版本，但大体操作方式为：节点需要锁定一定数量的代币，并且保证不进行大规模的交易或注销代币，才能够达成共识。
优点： PoS 机制能够避免大量的计算资源和电能开销，代币的持有者可以通过积累足够多的代币获得记账权，进而获得利润。
另外，PoS 机制能够提高交易速度，并且不会有矿工中心化等问题。
缺点： PoS 机制容易出现代币过度集中的问题，一旦某个持有者拥有了网络中很大一部分的代币，他就能够一定程度上掌控网络的决策，破坏去中心化的理念。
区块链共识机制原理：PoW、PoS、DPoS等解析
区块链共识机制原理：PoW、PoS、DPoS等解析区块链共识机制是确保分布式网络中所有节点对交易和区块的一致性达成共识的一种算法或协议。
以下是一些常见的区块链共识机制及其原理：工作量证明（Proof of Work，PoW）：原理： PoW机制要求节点在找到一个符合一定条件的随机数（称为“工作量”）之前，通过不断尝试计算，投入大量的计算能力。
找到符合条件的随机数的节点将成为区块的创建者，且其工作能力即“工作量”被证明有效。
优点：安全性高，抵御攻击的难度大。
缺点：能源消耗大，效率低下。
股权证明（Proof of Stake，PoS）：原理： PoS机制中，节点被选中创建新区块的概率与其持有的加密货币数量有关。
节点越拥有的加密货币越多，被选中的几率就越大。
优点：能源消耗低，相对环保，激励长期持有。
缺点：可能存在“富者愈富”的问题，即持有越多加密货币的节点越容易被选中，引发中心化风险。
委托权益证明（Delegated Proof of Stake，DPoS）：原理： DPoS是PoS的一种改进，通过让持币者投票选出一定数量的代表节点，这些节点负责验证和打包区块。
这减少了出块的节点数量，提高了交易速度。
优点：交易速度快，相对于PoW和PoS更为灵活。
缺点：可能存在选举过程中的投票不平等和一些节点可能集中权力的问题。
权益证明（Proof of Stake，PoSpace）：原理： PoSpace引入了存储空间作为权益证明的基础。
节点需要证明它们存储了一定量的数据，通过这种方式来达成共识。
优点：利用了存储资源，相对环保。
缺点：难以证明存储的内容是有价值的。
实用权益证明（Proof of Useful Work，PoUW）：原理： PoUW要求节点进行对社会有益的工作，通过证明其工作的实际用途来获取权益。
这可能涉及到分布式计算、科学研究等。
优点：鼓励社会有益的工作。
缺点：难以定义“有用”的工作，容易受到滥用。
区块链技术中的共识算法
区块链技术中的共识算法区块链技术的出现，开创了一种全新的数字经济形态。
然而，由于其去中心化、不可篡改的特性，怎样保障安全、可靠地进行信息交换与存储，成为了这一领域广泛关注的问题。
在这方面，共识算法的重要角色显而易见。
一种好的共识算法，不仅可以达成共识的目的，避免了网络拜占庭问题的影响，还可以在实际应用中降低能耗、提升性能、保障安全。
下面本文将详细介绍区块链技术中的共识算法。
1. 背景2008年，一篇名为《比特币：一种点对点的电子现金系统》的论文在某网络社区上公开发表。
Satoshi Nakamoto通过结合去中心化、密码学等技术，成功地实现了一种在不依赖信任、不需要信任中心的情况下，实现电子货币的交换的系统。
比特币的成功让人们看到了区块链的应用前景。
而区块链最重要的复杂性在于：去中心化、不可篡改、公开透明。
为了在这样最基本的目标下解决诸如拜占庭问题、安全、效率等其他问题，区块链中的共识算法是必不可少的。
2. 共识算法的类型区块链的共识算法通常基于以下几种类型:（1）工作量证明（PoW）工作量证明，简称PoW，是比特币的共识算法。
它利用算力竞争的方式来维护区块链网络的安全性。
PoW通常表现为在计算某个难题（如找到一个新的区块）过程中，需要进行大量的“计算”（即算力竞争）。
计算量越大，则越有可能成为下一个区块的生成者。
该算法可以抵御多种攻击：如计算攻击、主动攻击等。
但是它因其能源浪费、效率低、易受51%攻击（多数攻击）等缺点，被逐渐淘汰。
（2）权益证明（PoS）PoS则是比 PoW 更为节能的解决方案，该算法利用持有存款或代币的数量和时间长度分配特定节点审核交易的权利，把系统安全性和参与度绑定在一起。
这会造成金钱的集中效应。
持币更多的节点将有更大的护卫权，但不必下额外的费用。
PoS能达到去中心化的目的，但是它并非完美。
PoS在一些情况下仍然会面临一些安全性问题，使得该算法也遭到了一些批评。
（3）玩家类型（PBFT）基于拜占庭容错（BFT）的协议是一种利用共识算法，在网络中形成某种形式的民主决策。
POW(工作量证明)——区块链共识算法
在本文中，将会讨论一下什么是POW（工作量证明），并不会深入到POW 的算法逻辑中。
工作量证明(Proof Of Work，简称POW)，简单理解就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。
比特币的工作量证明，就是我们俗称“挖矿”所做的主要工作。
对于没有接触过这东西的人来说，听起来是觉得很混乱，但实际上是比较容易理解的。
当然，截至到发文，挖矿基本是一个赔本买卖，本文仅作为科普介绍，并不是作为鼓励挖矿。
POW= 工作量证明= 挖矿通俗的来说，在POW共识机制中，挖矿是指利用有计算能力的设备来进行哈希计算，这个计算的过程就是工作量，通过不断的计算来得出一个合理的哈希值，这就是所谓的解题。
当有人或者节点得出了这一个合理的哈希值，那么他就可以获得记账权，记录区块链上的交易记录，这个记录就是产出区块，获得记账权就会得到一定量比特币的奖励。
目前主流的挖矿方法包括：计算机图形卡（GPU）、专用集成电路（ASIC）、计算机处理器（CPU）、移动智能手机、笔记本电脑或类似拥有计算能力设备。
计算机图形卡（GPU）高端显卡在挖矿中非常常见，使用显卡挖矿会比处理器挖矿更迅速，效率也更高。
并且全世界上拥有高端显卡的用户也非常多，对于个人可以随时下载对应的挖矿软件即可开始挖矿。
使用显卡进行挖矿的好处是成本较低并且灵活度较高，对于普通人来说，只需要一张个人计算机的显卡就可以进行挖矿了，当获得更多的可用资金时，随时可以再添加更多的显卡，而挖矿不再有利可图的时候，可以将显卡转手出售。
在2017年，显卡挖矿是最令人惊叹的一年，在挖掘以太坊的最高收益时，一张千元的RX470显卡能达到40一天，一台6张显卡的机器日纯利润超过200元。
如果按以太坊数量在算，在2017年早期，一台显卡矿机一天的产出就能产出接近2个以太坊。
而到了下半年，一台六卡矿机需要一个礼拜才能产出一个以太坊。
显卡挖矿也有明显的缺陷，耗电更大，维护更复杂。
在如今挖矿收益几乎为零的情况下，显卡挖矿更多的是用来尝鲜，作为体验挖矿获取加密货币的一种方式。
区块链技术的多种共识算法比较
区块链技术的多种共识算法比较随着区块链技术的发展，越来越多的人或组织加入到这个去中心化的数字世界里面，因此区块链的性能成为了十分重要的话题。
共识算法便是其中一项至关重要的技术。
共识算法决定了区块链网络中如何取得共识并且保证交易的安全性、可靠性以及有效性。
但是不同的共识算法对于不同的区块链场景都有着自己的优缺点。
下面我们将就主流的几种共识算法进行比较。
1. POW (Proof of Work)POW是最早被应用到比特币区块链中的共识算法，可以说是区块链技术的奠基之石，目前也是大多数公链的共识机制。
在POW算法的机制下，矿工需要通过耗费计算能力来完成区块头的计算来验证交易的合法性，而且只有完成计算后才能被添加到区块链网络中。
优点：在当前的区块链网络中，基于POW算法的比特币网络已经很稳定，防止了大规模的DDoS攻击和YY攻击，并且在算力大的场景下安全性更高。
同时，区块奖励和矿工的效益也可以促进了挖矿行为，从而保证了区块链的安全性。
缺点：基于POW算法的比特币网络的算力消耗非常高，挖矿行为会消耗大量的电能，在全球范围内是一个非常不可持续的模型。
2. POS (Proof of Stake)在POS算法的机制下，参与者需要获得一定数量的加密货币作为抵押品，帮助它们成为网络共享的验证器，而后的校验块就由这些验证器共同完成。
优点：基于POS算法的加密货币，相较于POW算法的货币，在消耗能源和算力上的成本更少，并且在能源效率、资源利用和公平性方面，都要优于POW算法。
缺点：因为POS算法的激励机制不同，没有机制鼓励参与者进行提供计算能力。
在大型POS网络出现时，大量的抵押资金暴露出的安全风险有可能导致不同程度的区块链贡献分布情况。
3. DPOS (Delegated Proof of Stake)DPOS算法通过交给股东的票来决定哪些验证器能够制作区块，票数最大的股东就会被制作区块。
DPOS也是EOS、比特股等公链所用的共识算法。
区块链的一些共识算法
区块链的一些共识算法区块链的共识算法是确保分布式系统中各个节点之间达成一致的方式。
以下是一些常见的区块链共识算法：1. 工作量证明（Proof of Work，PoW）：这是最早也是最常见的共识算法之一、在PoW中，节点需要解决一个复杂的数学难题来获得权威地生成新的区块和验证交易。
这个解决问题的过程被称为“挖矿”。
由于需要大量的计算能力和电力消耗，PoW被认为是不环保的，但它能够确保网络的安全性。
2. 股权证明（Proof of Stake，PoS）：在PoS中，节点的权益或硬币数量决定了获得权威地生成新的区块和验证交易的机会。
与PoW相比，PoS能够减少能源消耗，但也可能导致更少的去中心化。
3. 股权抵押（Delegated Proof of Stake，DPoS）：这是PoS的一种变体，其中节点可以将自己的代币抵押给其他节点，让其代表自己进行区块的生成和验证。
DPoS可以提高区块链的吞吐量和性能，但可能导致权力集中在少数节点手中。
4. 动态共识（Proof of Elapsed Time，PoET）：在PoET中，每个节点随机等待一个时间段，第一个等待时间结束的节点将获得生成新区块和验证交易的权力。
PoET减少了能源消耗，但也可能导致集中化风险。
5. 受限共识（Proof of Authority，PoA）：在PoA中，只有特定的几个节点被授予生成新区块和验证交易的权限。
这种共识算法适用于需要高度可信性和性能的私有区块链。
6. 贡献证明（Proof of Contribution，PoC）：在PoC中，节点需要证明自己对网络的贡献，例如存储空间或网络带宽。
贡献证明可以降低能源消耗，并鼓励节点提供更多的资源。
这些共识算法各有优缺点，适用于不同的区块链场景和需求。
随着区块链技术的发展，新的共识算法也在不断涌现。
POW共识机制原理及优缺点
POW共识机制原理及优缺点PoW共识机制POW⼯作量证明（英⽂全称为Proof of Work）在⽐特币之前就已经出现，中本聪在设计区块链的共识机制的时候就是借鉴了POW⼯作量证明。
常见的是利⽤HASH运算的复杂度进⾏CPU运算实现⼯作量确定。
定义⼯作量证明（Proof-of-Work，PoW）是⼀种对应服务与资源滥⽤、或是阻断服务攻击的经济对策。
⼀般是要求⽤户进⾏⼀些耗时适当的复杂运算，并且答案能被服务⽅快速验算，以此耗⽤的时间、设备与能源做为担保成本，以确保服务与资源是被真正的需求所使⽤。
在⼀个PoW系统中，⼀定会有两个⾓⾊，⼀个是⼯作者，⼀个是验证者对于⼯作者需要完成的⼯作必须有⼀定的量，这个量由⼯作验证者给出。
⼯作者⽆法⾃⼰"创造⼯作"，必须由验证者发布⼯作。
⽆法找到很快完成⼯作的办法。
对于验证者可以迅速的检验⼯作量是否达标。
HashCash区块链的PoW共识机制，借鉴了很多HashCash⽅⾯的东西，所以先讲HashCash。
简述HashCash 最早是⽤来处理垃圾邮件的，⼀个垃圾邮件的发送者发⼀个邮件出去不能花费很多时间，如果花太多时间，那么和⼈发邮件就没什么区别，⽽要屏蔽这些垃圾邮件，⼀个核⼼的想法就是正确的发送⽅发的邮件⼀定要经过⼀段时间的处理，⽽且这个处理是不能很快，也不能找到捷径，也就是要有⼀定的⼯作量，这样垃圾邮件没有⼯作量，所以会被抛弃。
那么问题⼜来了⾸先如何产⽣⼯作量的⽅法是什么？，发送⽅如何在邮件⾥添加我已经完成很多⼯作（也就是⼯作量证明），第三个就是接收⽅如何验证⼯作量？垃圾邮件处理例⼦下⾯以⼀个垃圾邮件处理的例⼦来回答三个问题在HashCash系统中，发件⽅向邮箱服务器发送的邮件信息中必须包含⼀段邮件签名，邮件签名中包含有收件⼈地址、发件时间和⼀个数字counter，counter需要使邮件签名满⾜条件：利⽤SHA-1散列算法对邮件签名⽣成⼀个160-bit长度的哈希值，该哈希值前20位全为0 。
区块链技术的共识算法介绍
区块链技术的共识算法介绍区块链技术是一种分布式的数据库技术，被广泛应用于加密货币以及其他领域。
共识算法是区块链技术中至关重要的一部分，它解决了在分布式环境下如何达成一致的问题。
本文将对区块链技术中常见的共识算法进行介绍，并分析它们的优缺点。
一、工作量证明（Proof of Work，PoW）工作量证明是比特币中使用的共识算法，也是目前最为广泛使用的共识算法之一。
在PoW中，网络参与者（矿工）通过解决数学难题来获得记账的权力。
解决难题需要消耗大量的计算能力，因此具有一定的安全性，使得恶意节点难以控制网络。
尽管PoW算法的安全性已经得到了验证，但它面临着能源消耗高、交易确认时间长等问题。
由于计算量大，导致对电力和硬件的需求很高，使得PoW算法在可持续性和环保性方面存在一定的挑战。
二、权益证明（Proof of Stake，PoS）权益证明是另一种常见的共识算法，相对于PoW来说，PoS更加环保和高效。
在PoS中，记账的权力是根据用户持有的货币数量来确定的。
持有的货币数量越多，就越有可能被选中作为记账节点。
这种算法机制可以减少能源消耗，并提高交易速度。
然而，PoS算法也存在一些问题。
首先，富豪获取更多的权益，导致权力集中化的可能性增加。
其次，在PoS中，如果节点持有的货币被黑客攻击并窃取，那么攻击者将获得更多的权力，从而破坏了区块链的安全性。
三、权益证明+权益共识（Delegated Proof of Stake，DPoS）DPoS是在PoS基础上发展起来的一种共识算法，通过代理选举的方式解决了PoS中权力集中化的问题。
在DPoS中，持币者可以投票选出受托人（Witness），他们负责验证和打包交易，并生成新的区块。
受托人的数量相对较少，从而确保了交易速度和网络安全性。
DPoS算法强调了自治和去中心化，但它也引发了一些争议。
例如，一些人认为DPoS算法在一定程度上牺牲了安全性和去中心化的原则。
此外，由于受托人的选举是根据持有的货币数量来进行的，这可能会导致权力集中的问题。
POS、POW、DPOS傻傻分不清楚
大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证；
更加去中心化的机制；
拥有更高的处理效率
缺点：
整个共识机制还是依赖于代币，很多商业应用是不需要代币存在的。
【应用广泛的共识机制】POOL验证池
一句话介绍：基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制。
优点：
不需要代币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，实现秒级共识验证。
缺点：
去中心化程度不如Bictoin；
更适合多方参与的多中心商业模式。
网络延迟有可能使某些代表没能及时广播他们的区块，而这将导致区块链分叉。然而，这不太可能发生，因为制造区块的代表可以与制造前后区块的代表建立直接连接。建立这种与你之后的代表（也许也包括其后的那名代表）的直接连接是为了确保你能得到报酬。
该模式可以每30秒产生一个新区块，并且在正常的网络条件下区块链分叉的可能性极其小，即使发生也可以在几分钟内得到解决。
共识机制从古至今一直伴随着人类的发展。而共识算法是区块链的核心机制之一。最近，EOS超级节点的竞赛基本已经进入白热化，到底是什么让各大社区争先恐后的想成为超级节点？这背后又和我们今天要讲的共识机制有什么关联呢？接下来咱们先来了解下什么是共识机制吧。
抛开那些复杂的技术语言，共识机制的本意就是假设大家面对需要解决的问题，又没有一个明确的领导人，那么大家就需要协商出一个方法/方式来解决这个问题，最终达成统一，这一过程基本就可以理解为共识机制。
目前，随着区块链技术的发展和演变包含了：POW（工作量证明）、POS（权益证明）、DPOS（股份授权证明机制）、Pool验证池（ 布比区块链的私有算法 ）、DBFT（ 小蚁采用的机制 ）、POC（概念验证）、POR等共识算法机制。接下来虎妞就给大家介绍几个主流的共识机制吧。
PoW、PoS和DPoS共识机制有什么区别
区块链3.比特币区块奖励每４年将减半，当挖矿的成本高于挖矿收益时，人们挖矿的积极性降低，会有大量算力减少，比特币网络的安全性进一步堪忧。
二、POS（Proof of Stake，权益证明）简介为了解决POW的问题，POS机制顺理成章地诞生了。
POS（Proof of Stake，权益证明）是根据你持有货币的量和时间进行利息分配的制度。
POS机制最核心的逻辑就是——谁持有币，谁就有网络的控制权。
在POS机制中，仍然存在算力挖矿，需要算力解决一个数学难题。
但数学难题的难度和持币者的“币龄”相关。
简单来说，持币者持有币的时间越长，难题越简单，挖到币的概率越大。
但POS的问题是，大多数的持币人没有足够的专业知识或足够的预算，无法达到高性能节点所需的计算机硬件和软件要求。
POS（Proof of Stake，权益证明）优缺点分析POS优点1.节能。
不用挖矿，不需要大量耗费电力和能源。
2.更去中心化。
首先说，去中心化是相对的。
相对于比特币等PoW类型的加密货币，PoS机制的加密货币对计算机硬件基本上没有过高要求，人人可挖矿（获得利息），不用担心算力集中导致中心化的出现（单用户通过购买获得51%的货币量，成本更高），网络更加安全有保障。
3.避免紧缩。
PoW机制的加密货币，因为用户丢失等各种原因，可能导致通货紧缩，但是PoS机制的加密货币按一定的年利率新增货币，可以有效避免紧缩出现，保持基本稳定。
比特币之后，很多新币采用PoS机制，很多采用工作量证明机制的老币，也纷纷修改协议，“硬分叉”升级为PoS机制。
POS缺点1.纯PoS机制的加密货币，只能通过IPO的方式发行，这就导致“少数人”（通常是开发者）获得大量成本极低的加密货币，在利益面前，很难保证他们不会大量抛售。
2.PoS机制的加密货币，信用基础不够牢固。
区块链3.为解决这个问题，很多采用PoW+PoS的双重机制，通过PoW挖矿发行加密货币，使用PoS维护网络稳定。
区块链共识算法总结（PBFT，Raft，PoW，PoS，DPoS，Ripple）
区块链共识算法总结（PBFT，Raft，PoW，PoS，DPoS，Ripple）⽬录正⽂ 近⼏天对区块链中⼏种常见的共识机制（PBFT，Raft，PoW，PoS，DPoS，Ripple）进⾏了总结。
尽量使⽤简单易懂语⾔，篇幅较⼤，想了解的可以只读每个算法介绍中前边的原理。
本篇⽂章主要参考《区块链技术指南》，⾸先表⽰感谢！ ---Begin--- 区块链架构是⼀种分布式的架构。
其部署模式有公共链、联盟链、私有链三种，对应的是去中⼼化分布式系统、部分去中⼼化分布式系统和弱中⼼分布式系统。
在分布式系统中，多个主机通过异步通信⽅式组成⽹络集群。
在这样的⼀个异步系统中，需要主机之间进⾏状态复制，以保证每个主机达成⼀致的状态共识。
然⽽，异步系统中，可能出现⽆法通信的故障主机，⽽主机的性能可能下降，⽹络可能拥塞，这些可能导致错误信息在系统内传播。
因此需要在默认不可靠的异步⽹络中定义容错协议，以确保各主机达成安全可靠的状态共识。
所谓共识，简单理解就是指⼤家都达成⼀致的意思。
其实在现实⽣活中，有很多需要达成共识的场景，⽐如开会讨论，双⽅或多⽅签订⼀份合作协议等。
⽽在区块链系统中，每个节点必须要做的事情就是让⾃⼰的账本跟其他节点的账本保持⼀致。
如果是在传统的软件结构中，这⼏乎就不是问题，因为有⼀个中⼼服务器存在，也就是所谓的主库，其他的从库向主库看齐就⾏了。
在实际⽣活中，很多事情⼈们也都是按照这种思路来的，⽐如企业⽼板发布⼀个通知，员⼯照着做。
但是区块链是⼀个分布式的对等⽹络结构，在这个结构中没有哪个节点是“⽼⼤”，⼀切都要商量着来。
所以在区块链系统中，如何让每个节点通过⼀个规则将各⾃的数据保持⼀致是⼀个很核⼼的问题，这个问题的解决⽅案就是制定⼀套共识算法，实现不同账本节点上的账本数据的⼀致性和正确性。
这就需要借鉴已有的在分布式系统中实现状态共识的算法，确定⽹络中选择记账节点的机制，以及如何保障账本数据在全⽹中形成正确、⼀致的共识。
区块链中的POWPOSDPOS共识机制及其优缺点
区块链中的POWPOSDPOS共识机制及其优缺点POW（Proof of Work）、POS（Proof of Stake）和DPOS （Delegated Proof of Stake）是区块链中常见的共识机制，在保证网络安全和实现分布式一致性方面发挥着重要作用。
1.POW（工作量证明）：POW是比特币最早采用的共识机制，通过竞争计算难题的解决权来获取记账权。
矿工通过解决复杂的数学难题来证明自己在工作上付出了大量的计算力。
优点包括：-安全性高：POW机制需要大量计算资源，攻击者想要控制链条需要付出巨大的成本。
-去中心化：POW允许任何人都能参与到共识过程中，没有特权的角色存在。
缺点包括：-能源消耗高：POW机制需要大量的计算算力，这就导致了大量的能源消耗，对环境造成了一定影响。
-低效性：POW机制在处理速度上有一定限制，可能会导致交易速度慢。
2.POS（权益证明）：POS是通过持有一定数量的代币来获取记账权的共识机制。
持有更多代币的人在整个网络中获得更大的权益，优点包括：-能源效率高：相对于POW机制，POS消耗的能源较少。
-合理性更强：POS机制让持有更多代币的人有更大的参与度，可以避免矿池垄断和51%攻击的问题。
缺点包括：-垄断可能：POS机制存在“富者更富”和权益集中化的问题，富豪会获得更大的利益。
-长期持币者收益：POS机制将大量收益转给长期持有者，而非网络活跃的参与者。
3.DPOS（委托权益证明）：DPOS机制是在POS机制的基础上进一步发展，通过选举出少数可信的节点来代表整个网络记账，优点包括：-交易速度快：相对于POW和POS机制，DPOS大大提升了交易的速度。
-扩展能力强：由于只需选举少数节点，DPOS的扩展能力更强，可以支持更多的并发交易。
-抗攻击性：DPOS机制对于恶意攻击、拒绝服务等恶意行为有较强的抵抗能力。
缺点包括：-需要信任：DPOS机制依赖于选举出的节点，节点的行为需要被信任和监督才能保证整个网络的安全和稳定。
简述区块链共识算法
简述区块链共识算法
区块链共识算法是指在区块链网络中，由参与者之间达成一致的方法，用于确定哪个节点可以创建下一个区块并添加到区块链中。
这个共识算法的目标是确保网络的安全性、可靠性和一致性。
最广为人知的区块链共识算法是工作量证明（Proof of Work，PoW），它是比特币中使用的算法。
PoW要求参与者通过解决一个数学难题来证明自己的劳动，这个过程称为挖矿。
首先找到正确的答案的节点将获得创建下一个区块的权利，并且该区块会被其他节点验证和接受。
然而，PoW存在一些问题，如能源消耗高、计算量大等。
为了解决这些问题，出现了其他的共识算法，如权益证明（Proof of Stake，PoS）。
PoS根据节点持有的代币数量来决定下一个区块的创建权。
这样可以减少能源消耗，并且提高整个网络的吞吐量。
除了PoW和PoS，还有其他共识算法，如权益证明+嵌套时间锁定合约（Delegated Proof of Stake，DPoS）、权益证明+容错拜占庭算法（Proof of Elapsed Time，PoET）等。
每种共识算法都有其优势和局限性，不同的区块链项目会选择适合自己需求的共识算法。
此外，共识算法也可以分为两个阶段：选择阶段和确认阶段。
选择阶段是指确定哪个节点有权创建下一个区块，而确认阶段是指其他节点
验证和接受该区块。
这种分阶段的设计可以提高整个网络的效率和安全性。
总的来说，区块链共识算法是保证区块链网络安全和一致性的关键机制。
通过选择合适的共识算法，可以提高区块链的性能和可用性，促进区块链的应用和发展。
共识算法之POW
共识算法之POW共识算法是区块链技术的核心内容之一，它是确保分布式系统中所有节点达成一致的机制。
在区块链中，共识算法负责确保区块链的安全性、可靠性和正确性。
其中，工作量证明（Proof of Work，简称PoW）是最为著名和广泛使用的共识算法之一PoW算法的主要原理是通过节点完成一定的工作量才能生成一个有效的区块，并且要求其他节点确认并接受该区块，从而达成共识。
具体而言，PoW算法涉及到以下几个要素：1.挖矿：PoW算法中的节点被称为矿工，他们通过完成一定的工作量来参与区块的生成。
通常来说，工作量的计算需要消耗大量的计算能力和电力资源。
2.难度调整：为了保持区块生成的速度稳定，PoW算法会根据网络上的矿工数量和整体算力调整区块生成的难度。
当矿工的数量增加时，难度会相应提高，以保持区块生成时间的稳定。
3.竞争性：在PoW算法中，矿工之间是通过竞争来获得区块生成的机会的。
只有第一个完成区块计算的矿工才能获得相应的区块奖励和交易手续费。
4.奖励机制：为了激励矿工参与计算，PoW算法设立了区块奖励和交易手续费的机制。
每当一个矿工成功生成一个区块，他将获得一定数量的加密货币作为奖励，并将其中的交易手续费归自己所有。
PoW算法的优点在于其安全性较高，因为攻击者需要掌握51%以上的计算能力才能发起对区块链的攻击。
此外，PoW算法也相对简单，并且具备去中心化的特性，任何人都可以参与计算和验证。
然而，PoW算法也存在一些问题和限制。
首先，PoW算法对计算能力和电力资源有较高的要求，可能导致能源浪费、硬件和电力成本的问题。
其次，由于PoW算法的竞争性，大型矿池可能会垄断整个网络，从而使得去中心化的理念受到威胁。
此外，由于在PoW算法中，只有第一个获得区块的矿工获得奖励，这可能会出现收入不平等的问题。
为了解决PoW算法的一些问题，一些新的共识算法被提出，例如权益证明（Proof of Stake，简称PoS）和权益证明与工作量证明的混合型算法。
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Technology Analysis
技术分析
DCW
81
数字通信世界
2019.03
1 工作量证明的原理
POW 是区块链主流共识算法：工作量证明POW 、权益POS 、
股份授权证明DPOS 中一种，是由算力决定区块的记账权归属那个节点所有，那个节点先算出哈希函数的下一个随机数数值，得到收益，即俗称的“挖矿”。
例如以下的区块链中一个区块的基本结构：Summary
Number Of Transactions 2Output Total 10BTC Estimated Transaction V olume 0BTC Transaction Fees 0BTC
Height 780890（Main Chain ）
Timestamp 2018-12-28 09：10：20Received By 2018-12-28 09：
10：20Relayed By AntPool Difficulty 9，890，231，384，872.65……
Nonce 3670855786Block Reward 10BTC
以上区块信息中“Nonce ”就是这个随机数，各个节点通过算力计算出下一个区块的Nonce ，即拥有该区块记账打包的权利，并获得Block Reward 。
2 工作量证明函数
POW 采用SHA256对区块头做双重运算，而SHA256是单向函数，所以结果很难计算出来。
节点在挖矿过程中，当随机生成的Hash 值小于难度值则挖矿成功，例如以下节点挖矿的函数：
func （pow *ProofOfWork ）Run （）（[]byte ，int64）{ nonce ：=0
var hashInt big.Int var hash[32]byte for {
dataBytes ：=pow.prepareData （nonce ） hash=sha256.Sum256（dataBytes ）
fmt.Printf （“\r%x ：
”，hash ） hashInt.SetBytes （hash[：
]） if pow.diff.Cmp （&hashInt ）==1 { break }
nonce=nonce+1 }
return hash[：]，int64（nonce ）
在以上函数中，当hashInt 小于Block 里面的target ，则跳出
循环，输出计算得出的nonce 数值，
即挖矿成功，得到挖矿的收益。
3 工作量证明过程
3.1 创始区块
区块作为区块链存储结构中的数据元素，收尾相接促成单向
链式存储结构，第一个元素为创始区块，包块共识机制的设置，出块时间，矿工收益等初始参数设置。
例如以下为一个区块的创始区块：
{
“config ”
：{ “chainId ”：
666， “homesteadBlock ”：1， “eip150Block ”：
2， “eip150Hash ”：”0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000”，
“eip155Block ”：3， “eip158Block ”：
3， “byzantiumBlock ”：
4， “ethash ”
：{} }，
“nonce ”
：”0x0”， “timestamp ”：”0x5b4ee860”
， “extraData ”：”0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000”，
“gasLimit ”：”0x989680”， “difficulty ”：”0x80000”
， “mixHash ”
：”0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000”，
“coinbase ”：”0x0000000000000000000000000000000000000000”，
“alloc ”：
{ “e8f0b72b5fd9fe7a926a346fe209acd1268b3533”：
{ “balance ”：”2500000000000000000000000000” }}，
“number ”：”0x0”，“gasUsed ”：”0x0”
，“parentHash ”：”0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000”
}
3.2 生成铸币交易
……
CMutableTransaction coinbaseTx ；
coinbaseTx.vin.resize （1）
； coinbaseTx.vin[0].prevout.SetNull （）
； coinbaseTx.vout.resize （1）
；……注释：coinbaseTx 新建一铸币交易对象。
3.3 调整Nonce 数值
采用SHA256对区块头做双重运算，当节点计算出的随机数小于小于设置的难度值时，则挖矿成功。
区块链共识机制之POW 算法
程 瑶1，高丽芬1，胡全贵2
（1.中国矿业大学（北京），北京 100000；2.北京国网信通埃森哲信息技术有限公司，北京 100000）
doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.03.061
中图分类号：
TP311.13 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）03-0081-01。