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本文目錄一覽：

1、掃碼pos機缺點

掃碼pos機缺點

POS vs POW

區(qū)塊鏈的根本屬性是去中心化，而去中心化的依托是共識機制。

在了解共識機制之前，先來看兩個古老的引入問題：類兩軍問題、拜占庭將軍問題。

類兩軍問題：

古代有兩個相距很遠(yuǎn)的軍隊要傳遞信息，

藍軍派遣一個信使去跟紅軍說：有本事把意大利炮拿過來！

紅軍收到后回復(fù)藍軍說：收到指令。

藍軍要給出確認(rèn)答復(fù)：知道你收到指令了！

紅軍繼續(xù)給出答復(fù)：知道你知道我知道指令了！

….

類兩軍的無限循環(huán)

拜占庭將軍問題：

拜占庭羅馬帝國在軍事行動中，采取將軍投票策略來決定進攻還是撤退，即如果多數(shù)人決定進攻，就整體確定進攻策略。但是軍隊中如果有奸細(xì)（將軍可能反水、傳令官可能誤傳），如何保證最后投票真實反映忠誠將軍的決策？

拜占庭帝國周圍有10個小國，它們飽受拜占庭欺壓，卻只有同一時間有6個以上國家進攻才有可能打敗拜占庭帝國，非則一定戰(zhàn)敗。

難點在于：古時候軍隊之間的通信完全依賴于人，如果軍隊中有奸細(xì)，無論是將軍反水還是傳令官誤傳，都會是另外9個國家收到假消息，從而造成作戰(zhàn)失敗。如果你是國王，該如何判斷一定會有另外5個以上國家與你并肩作戰(zhàn)？畢竟一不小心，就亡國了。

由于類似于以上這樣的問題存在，共識的必要性浮現(xiàn)出來。

九種共識機制比較

區(qū)塊鏈上的共識機制有多種，但任何一種都不是完美無缺，或者說適用于所有應(yīng)用場景的。

1. 工作量證明(POW)

工作量證明（Proof of Work，簡稱PoW）通常只能從結(jié)果證明，因為監(jiān)測工作過程通常是繁瑣且低效的。

比特幣在區(qū)塊的生成過程種使用了PoW機制，一個符合要求的區(qū)塊哈希值由N個前導(dǎo)零構(gòu)成，零的個數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。要得到合理的區(qū)塊哈希值需要經(jīng)過大量的嘗試計算，計算時間取決于機器的哈希運算速度。當(dāng)某個節(jié)點提供出一個合理的區(qū)塊哈希值，說明該節(jié)點確實經(jīng)過了大量的嘗試計算，但是并不能得出計算次數(shù)，因為尋找合理的哈希值是一個概率事件。當(dāng)節(jié)點擁有占全網(wǎng)n%的算力時，該節(jié)點既有n%的概率找到區(qū)塊哈希值。

PoW依賴機器進行數(shù)學(xué)運算來獲取記賬權(quán)，資源消耗大、共識機制高、可監(jiān)管性弱，同時每次達成共識需要全網(wǎng)共同參與運算，性能效率比較低，容錯性方便允許全網(wǎng)50%節(jié)點出錯。

PoW的優(yōu)點：完全去中心化，節(jié)點自由進出。

PoW的缺點：目前比特幣已經(jīng)吸引全球大部分的算力，其他再使用PoW共識機制的區(qū)塊鏈應(yīng)用很難獲得相同的算力來保障自身安全；挖礦造成大量的資源浪費；共識達成的周期較長。

使用PoW的項目有：比特幣、以太坊的前三個階段（Frontier前沿、Homestead家園、Metropolis大都會）。以太坊的第四個階段 Serenity寧靜 將采用權(quán)益證明機制（POS）。

2. 權(quán)益證明（P0S）

權(quán)益證明（Proof of Stake，簡稱PoS）由Quantum Mechanic 2011年在比特幣論壇講座上首先提出，后經(jīng)Peercoin（點點幣）和NXT（未來幣）以不同思路實現(xiàn)。

PoS的主要理念是節(jié)點記賬權(quán)的獲得難度與節(jié)點持有的權(quán)益成反比，相比PoW，其在一定程度上減少了數(shù)學(xué)運算帶來的資源消耗，性能也得到了相應(yīng)的提升，但依然是基于哈希運算，競爭獲取記賬權(quán)的方式，可監(jiān)管性弱。該共識機制的容錯性和PoW相同。它是PoW的一種升級，根據(jù)每個節(jié)點所占代幣的比例和時間，等比例地降低挖礦難度，從而加快找到隨機數(shù)的速度。

在PoW中，一個用戶可能拿1000美元來購買計算機，并加入網(wǎng)絡(luò)來挖礦以此產(chǎn)生新區(qū)塊，從而得到獎勵。而在PoS中，用戶可以拿1000美元購買等價的代幣，并把這些代幣當(dāng)作押金放入PoS機制中，這樣用戶就有機會產(chǎn)生新區(qū)塊而得到獎勵。

總體而言，這個系統(tǒng)中存在一個持幣人的集合，他們把手中的代幣放入PoS機制中，這樣他們就變成驗證者。比如對區(qū)塊鏈最前面的一個區(qū)塊而言，PoS算法在驗證者中隨機選擇一個（選擇驗證者的權(quán)重依據(jù)他們投入的代幣量，比如一個投入押金為1W代幣的驗證者被選擇的概率是一個投入1K代幣驗證者的10倍），給他權(quán)利產(chǎn)生下一個區(qū)塊。如果在一定時間內(nèi)，這個驗證者沒有產(chǎn)生一個區(qū)塊，則選出第二個驗證者代替產(chǎn)生新區(qū)塊。與PoW一樣，PoS以最長的鏈為準(zhǔn)。

隨著規(guī)模經(jīng)濟（指擴大生產(chǎn)規(guī)模引起經(jīng)濟效益增加的現(xiàn)象）的消失，中心化所帶來的風(fēng)險減小了。價值1000萬美元的代幣帶來的回報不多不少，是價值100萬美元代幣的10倍，不會有人因為負(fù)擔(dān)得起大規(guī)模生產(chǎn)工具而得不到成比例的額外回報。

PoS的優(yōu)點：在一定程度上縮短了共識達成的時間；不再需要大量消耗能源去挖礦。

PoS的缺點：還是需要挖礦，本質(zhì)上沒有解決商業(yè)應(yīng)用的痛點；所有的確認(rèn)都只是一個概率上的表達，而不是一個確定性的事情，理論上有可能存在其他攻擊影響，例如以太坊的DAO攻擊事件造成以太坊硬分叉，而ETC隨之出現(xiàn)，事實上證明了此次硬分叉的失敗。

3. 股份授權(quán)證明（DPOS）

BitShares（比特股）社區(qū)首先提出了股份授權(quán)證明（簡稱DPoS）機制，它與PoS的主要區(qū)別在于節(jié)點選舉若干代理人，由代理人驗證和記賬，但其合規(guī)監(jiān)管、性能、資源消耗和容錯性與PoS相似。類似于董事會投票，持幣者投出一定數(shù)量的節(jié)點，進行代理驗證和記賬。

DPoS的工作原理如下：每個股東按其持股比例擁有相應(yīng)的影響力，51%股東投票的結(jié)果將是不可逆且有約束力的，其挑戰(zhàn)是通過及時而高效的方法達到“51%批準(zhǔn)”；

為了達到這個目標(biāo)，每個股東可以將其投票授予一名代表。獲票數(shù)最多的前100位代表按既定時間表輪流產(chǎn)生區(qū)塊。每位代表分配到一個時間段來生產(chǎn)區(qū)塊。

所有的代表將收到等同于一個平均水平的區(qū)塊所含交易費的10%作為報酬。如果一個平均水平的區(qū)塊用100股作為交易費，一位代表將獲得一股作為報酬。

網(wǎng)絡(luò)延遲有可能使某些代表沒能及時廣播他們的區(qū)塊，而這將導(dǎo)致區(qū)塊鏈分叉。然而，這不太可能發(fā)生，因為制造該區(qū)塊的代表可以與制造該區(qū)塊前后的區(qū)塊的代表建立直接連接。建立這種與你之后的代表（也許也包括其后的那名代表）的直接連接是為了確保你能得到報酬。

DPoS的投票模式可以每30秒產(chǎn)生一個新區(qū)塊，并且在正常的網(wǎng)絡(luò)條件下，區(qū)塊鏈分叉的可能性極其小，即使發(fā)生也可以在幾分鐘內(nèi)得到解決。執(zhí)行該模式的基本步驟如下：

成為代表。成為一位代表，你必須在網(wǎng)絡(luò)上注冊你的公鑰，并獲得一個32位的特有標(biāo)識符。該標(biāo)識符會被每筆交易數(shù)據(jù)的“頭部”引用。

授權(quán)投票。每個錢包有一個參數(shù)設(shè)置窗口，在該窗口里用戶可以選擇一位或更多的代表，并將其分級。一經(jīng)設(shè)定，用戶所做的每筆交易將把選票從“輸入代表”轉(zhuǎn)移至“輸出代表”。一般情況下，用戶不會創(chuàng)建專門以投票為目的的交易，因為那將耗費他們一筆交易費。但是在緊急情況下，某些用戶可能覺得通過支付費用這一更積極的方式來改變他們的投票是值得的。

保持代表忠誠。每個錢包將顯示一個狀態(tài)指示器，讓用戶知道他們的代表表現(xiàn)如何。如果他們錯過了太多的區(qū)塊，那么系統(tǒng)將會推薦用戶更換一位新的代表。如果任何代表被發(fā)現(xiàn)簽發(fā)了一個無效的區(qū)塊，那么所有標(biāo)準(zhǔn)錢包將在每個錢包進行更多交易前要求選出一位新代表。

抵抗攻擊。在抵抗攻擊上，前100位代表所獲得的權(quán)利是相同的，即每位代表都有一項平等的投票權(quán)，因此，無法通過獲得超過1%的選票而將權(quán)利集中到單一代表上。由于只有100位代表，不難想象一個攻擊者可以對每位輪到其生產(chǎn)區(qū)塊的代表依次進行拒絕服務(wù)攻擊。幸運的是，由于每位代表的標(biāo)識是其公鑰而非IP地址，這種特定攻擊的威脅很容易被減輕。這將使確定DDoS（分布式拒絕服務(wù)）攻擊目標(biāo)更為困難。而代表之間的潛在連接將使妨礙他們生產(chǎn)區(qū)塊變得更為困難。

DPoS的優(yōu)點：大幅縮小參與驗證和記賬節(jié)點的數(shù)量，可以達到秒級的共識驗證。

DPoS的缺點：整個共識機制還是依賴于代幣，而很多商業(yè)應(yīng)用是不需要代幣的。

4. 投注共識

投注共識是以太坊下一代的共識機制Casper（鬼馬小精靈）引入的一個全新概念，屬于PoS。Casper的共識是按區(qū)塊達成的，而不像PoS那樣按鏈達成。

為了防止驗證人在不同的世界中提供不同的投注，我們還有一個簡單嚴(yán)格的條款：如果你兩次的投注序號一樣，或者說你提交了一個無法讓Casper依照合約處理的投注，你將失去所有保證金。從這一點我們可以看出，Casper與傳統(tǒng)的PoS不同的是，Casper有懲罰機制，這樣非法節(jié)點通過惡意攻擊網(wǎng)絡(luò)不僅得不到交易費，而且還面臨著保證金被沒收的風(fēng)險。

Casper協(xié)議下的驗證人需要完成出塊和投注兩個活動。具體如下：

出塊是一個獨立于其他所有時間而發(fā)生的過程，驗證人收集交易，當(dāng)輪到他們的出塊時間時，他們就制造一個區(qū)塊，并簽名，然后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。投注的過程更為復(fù)雜一些，目前Casper默認(rèn)的驗證人策略被設(shè)計為模仿傳統(tǒng)的拜占庭容錯共識：觀察其他的驗證人如何投注，取33%處的值，向0或1進一步移動。

而客戶端確認(rèn)當(dāng)前狀態(tài)的過程是這樣的：一開始先下載所有的區(qū)塊和投注，然后用上面的算法來形成自己的意見，但是不公布意見；它只是簡單地按順序在每個高度進行觀察，如果一個區(qū)塊的概率高于0.5就處理它，否則就跳過它。在處理所有的區(qū)塊之后，所得到的狀態(tài)就可以顯示為區(qū)塊鏈的“當(dāng)前狀態(tài)”?？蛻舳诉€可以給出對于“最終確定”的主觀看法：如果高度k之前的每個區(qū)塊形成的意見高于99.999%或者低于0.001%，那么客戶端可以認(rèn)為前k個區(qū)塊已經(jīng)最終確定。

5. 瑞波共識機制（Ripple Consensus）

瑞波共識算法使一組節(jié)點能夠基于特殊節(jié)點列表形成共識。初始特殊節(jié)點列表就像一個俱樂部，要接納一個新成員，必須由該俱樂部51%的會員投票通過。共識遵循這些核心成員的“51%權(quán)利”，外部人員則沒有影響力。由于該俱樂部由中心化開始，它將一直是中心化的，而如果它開始腐化，股東們什么也做不了。與比特幣及Peercoin一樣，瑞波系統(tǒng)將股東們與其投票權(quán)隔開，因此，它比其他系統(tǒng)更中心化。

6. Pool驗證池

基于傳統(tǒng)的分布式一致性技術(shù)以及數(shù)據(jù)驗證機制，Pool（聯(lián)營）驗證池是目前行業(yè)內(nèi)大范圍使用的共識機制。它的優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：不需要代幣也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Paxos、Raft）的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)秒級共識驗證。

缺點：去中心化程度不如比特幣，更適合多方參與的多中心商業(yè)模式。

7. 實用拜占庭容錯

在分布式計算上，不同的計算機通過信息交換嘗試達成共識，但有時候，系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)計算機或者成員計算機可能因系統(tǒng)錯誤，而交換錯誤信息，以致影響最終的系統(tǒng)一致性。對于拜占庭將軍問題，若根據(jù)錯誤計算機的數(shù)量，尋找可能的解決辦法，這其實無法找到一個絕對的答案，只可以用來驗證一個機制的有效程度。

而拜占庭將軍問題的可能解決方法為：在N≥3F+1的情況下，一致性是可能實現(xiàn)的（N為計算機總數(shù)，F(xiàn)為有問題的計算機總數(shù)）。信息在計算機間互相交換后，各計算機列出所有得到的信息，以大多數(shù)的結(jié)果作為解決辦法。

最早由卡斯特羅和利斯科夫在1999年提出的使用拜占庭容錯（PBFT）是第一個得到廣泛應(yīng)用的拜占庭算法。只要系統(tǒng)中有2/3的節(jié)點是正常工作的，就可以保證一致性。

使用拜占庭容錯算法的總體過程如下：客戶端向主節(jié)點發(fā)送請求調(diào)用服務(wù)操作，如“<REQUEST,o,t,c>”，這里客戶端c請求執(zhí)行操作o，時間戳t用來保證客戶端請求只會執(zhí)行一次。每個由副本節(jié)點發(fā)給客戶端的消息都包含了當(dāng)前的視圖編號，使得客戶端能夠追蹤視圖編號，從而進一步推算出當(dāng)前主節(jié)點的編號?？蛻舳送ㄟ^點對點消息向它自己認(rèn)為的主節(jié)點發(fā)送請求，然后主節(jié)點自動將該請求向所有備份節(jié)點進行廣播。

視圖編號是連續(xù)編號的整數(shù)，主節(jié)點由公式p=v mod |R|計算得到，這里v是視圖編號，p是副本編號，|R|是副本集合的個數(shù)。

副本發(fā)給客戶單的響應(yīng)為“<REPLY,v,t,c,i,r>”，v是視圖編號，t是時間戳，i是副本的編號，r是請求執(zhí)行的結(jié)果。

主節(jié)點通過廣播將請求發(fā)送給其他副本，然后就開始執(zhí)行三個階段的任務(wù)。

預(yù)準(zhǔn)備階段。主節(jié)點分配一個序列號n給收到的請求，然后向所有備份節(jié)點群發(fā)預(yù)準(zhǔn)備消息，預(yù)準(zhǔn)備消息格式為“<<PRE-PREPARE, v, n, d>, m>”，這里v是視圖編號，m是客戶端發(fā)送的請求消息，d是請求消息m的摘要。

準(zhǔn)備階段。如果備份節(jié)點i接受了預(yù)準(zhǔn)備消息，則進入準(zhǔn)備階段。在準(zhǔn)備的同時，該節(jié)點向所有副本節(jié)點發(fā)送準(zhǔn)備消息“<PREPARE, v, n, d, i>”，并且將預(yù)準(zhǔn)備消息和準(zhǔn)備消息寫入自己的消息日志。

確認(rèn)階段。當(dāng)“(m, v, n, i)”條件為真的時候，副本i將“<COMMIT, v, n, D(m), i>”向其他副本節(jié)點廣播，于是就進入了確認(rèn)階段。所有副本都執(zhí)行請求并將結(jié)果發(fā)回客戶端?？蛻舳诵枰却煌北竟?jié)點發(fā)回相同的結(jié)果，作為整個操作的最終結(jié)果。

如果客戶端沒有在有限時間內(nèi)收到回復(fù)，請求將向所有副本節(jié)點進行廣播；

如果該請求已經(jīng)在副本節(jié)點處理過了，副本就向客戶端重發(fā)一遍執(zhí)行結(jié)果；

如果請求沒有在副本節(jié)點處理過，該副本節(jié)點將把請求轉(zhuǎn)發(fā)給主節(jié)點；

如果主節(jié)點沒有將該請求進行廣播，那么就認(rèn)為主節(jié)點失效；

如果有足夠多的副本節(jié)點認(rèn)為主節(jié)點失效，則會觸發(fā)一次視圖變更。

圖2-85展示了在沒有發(fā)生主節(jié)點失效的情況下算法的正常執(zhí)行流程，其中副本0是主節(jié)點，副本3是失效節(jié)點，而c是客戶端。

使用拜占庭容錯機制是一種采用“許可投票、少數(shù)服從多數(shù)”來選舉領(lǐng)導(dǎo)者并進行記賬的共識機制，該共識機制允許拜占庭容錯，允許強監(jiān)督節(jié)點參與，具備權(quán)限分級能力，性能更高，耗能更低，而且每輪記賬都會由全網(wǎng)節(jié)點共同選舉領(lǐng)導(dǎo)者，允許33%的節(jié)點作惡，容錯率為33%。

由于特別適合聯(lián)盟鏈的應(yīng)用場景，實用拜占庭容錯機制及其改進算法為目前使用最多的聯(lián)盟鏈共識算法，其改進算法為目前使用最多的聯(lián)盟鏈共識算法，其改進算法在以下方面進行了調(diào)整：修改底層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊?，使用P2P網(wǎng)絡(luò)；可以動態(tài)地調(diào)整節(jié)點數(shù)量；減少協(xié)議使用的消息數(shù)量。

8. 授權(quán)拜占庭容錯

2016年4月，小蟻公司發(fā)布共識算法白皮書，描述了一種通用共識機制——授權(quán)拜占庭容錯，提出了一種改進的拜占庭容錯算法，使其能夠適用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)。授權(quán)拜占庭容錯算法在使用拜占庭容錯算法的基礎(chǔ)上，進行了以下改進：

將C/S架構(gòu)的請求響應(yīng)模式改進為適合P2P網(wǎng)絡(luò)的對等節(jié)點模式；

將靜態(tài)的共識參與節(jié)點改進為可動態(tài)進入、退出的共識參與節(jié)點；

為共識參與節(jié)點的產(chǎn)生設(shè)計了一套基于持有權(quán)益比例的投票機制，通過投票決定共識參與節(jié)點（記賬節(jié)點）；

在區(qū)塊鏈中引入數(shù)字證書，解決了投票中對記賬節(jié)點真實身份的認(rèn)證問題。

授權(quán)拜占庭容錯機制的優(yōu)點：專業(yè)化的記賬人；可以容忍任何類型的錯誤；記賬由多人協(xié)同完成；每一個區(qū)塊都有最終性，不會分叉；算法的可靠性有嚴(yán)格的數(shù)字證明。

授權(quán)拜占庭容錯機制的缺點：當(dāng)1/3及以上的記賬人停止工作后，系統(tǒng)將無法提供服務(wù)；當(dāng)1/3及以上的記賬人聯(lián)合作惡，且其他所有的記賬人被恰好分割為兩個網(wǎng)絡(luò)孤島時，惡意記賬人可以使系統(tǒng)出現(xiàn)分叉，但是會留下密碼學(xué)證據(jù)。

總而言之，授權(quán)拜占庭容錯機制最核心的一點，就是最大限度地確保系統(tǒng)的最終性，使區(qū)塊鏈能夠適用于真正的金融應(yīng)用場景。

9. Paxos算法

這是一種傳統(tǒng)的分布式一致性算法，是一種基于選舉領(lǐng)導(dǎo)者的共識機制。領(lǐng)導(dǎo)者節(jié)點擁有絕對權(quán)限，并允許強監(jiān)督節(jié)點參與，其性能高，資源消耗低。所有節(jié)點一般有線下準(zhǔn)入機制，但選舉過程中不允許有作惡節(jié)點，不具備容錯性。

以上就是關(guān)于掃碼pos機缺點,各種區(qū)塊鏈數(shù)字貨幣共識機制特點全面對比的知識，后面我們會繼續(xù)為大家整理關(guān)于掃碼pos機缺點的知識，希望能夠幫助到大家！