單元6-1區(qū)塊鏈中的共識(shí)算法

區(qū)塊鏈共識(shí)算法ConsensusalgorithminblockchainCONTENTS目錄共識(shí)算法的基本概念共識(shí)算法的基本原理三.

共識(shí)算法的分類PART1共識(shí)算法的基本概念共識(shí)算法的定義區(qū)塊鏈中的一個(gè)核心概念是去中心化，在區(qū)塊鏈中沒有和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一樣的中心數(shù)據(jù)庫，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的如何讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過一定的規(guī)則將各自的記賬保持一致是非常關(guān)鍵的問題，這個(gè)問題的解決方案就是共識(shí)算法。共識(shí)算法的存在可以有效保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間按照既定的原則共同維護(hù)賬本。其本質(zhì)上是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間建立信任、獲取權(quán)益的數(shù)學(xué)算法。PART2共識(shí)算法的基本原理共識(shí)算法的基本原理從應(yīng)用角度出發(fā)，共識(shí)算法是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)采用分布式賬本以及P2P數(shù)據(jù)傳輸方法的有效補(bǔ)充?；诜植际劫~本技術(shù)，新數(shù)據(jù)的產(chǎn)生往往不能被所有節(jié)點(diǎn)獲取并存儲(chǔ)，而P2P數(shù)據(jù)傳輸采用的通信協(xié)議僅僅只能提高數(shù)據(jù)的傳輸穩(wěn)定性，并不能保證節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的一致性。在區(qū)塊鏈中引入共識(shí)算法就是為了實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的“一致性”。共識(shí)算法的作用共識(shí)算法的具體流程共識(shí)算法的具體流程PART3共識(shí)算法的分類基于選主策略的分類選舉類共識(shí)：礦工節(jié)點(diǎn)在每一輪選舉過程中通過投票的方式選出本輪的記賬節(jié)點(diǎn)，（因此也叫投票類共識(shí)，）獲得半數(shù)以上選票的礦工獲得記賬權(quán)。常見于傳統(tǒng)式分布式一致性算法，例如Paxos和Raft。常用拜占庭容錯(cuò)共識(shí)算法也是一種選舉類共識(shí)證明類共識(shí)：礦工節(jié)點(diǎn)需要證明自己具有某種特定的能力，證明的方式通常是競(jìng)爭(zhēng)性地完成某項(xiàng)難度很高的任務(wù)，在競(jìng)爭(zhēng)中勝出的礦工節(jié)點(diǎn)將獲得記賬權(quán)。例如PoW工作量證明和PoS權(quán)益證明分別是基于礦工的算力和權(quán)益來完成隨機(jī)數(shù)搜索任務(wù)。隨機(jī)類共識(shí)：礦工節(jié)點(diǎn)隨機(jī)決定每一輪的記賬節(jié)點(diǎn)。此類算法現(xiàn)在的應(yīng)用比較少見，例子有Algorand和PoET。聯(lián)盟類共識(shí)：礦工節(jié)點(diǎn)基于某種特定方式首先選出一組代表節(jié)點(diǎn)（Delegates），然后代表節(jié)點(diǎn)輪流或抽簽作記賬節(jié)點(diǎn)。例如DPoS共識(shí)算法?；旌项惞沧R(shí)：即采用多于一種共識(shí)算法來選擇記賬節(jié)點(diǎn)，例如PoW+PoS混合共識(shí)，DPoS+BFT混合共識(shí)?；诓渴鸱绞降姆诸惞墟湽沧R(shí)：適用于如比特幣系統(tǒng)的公有鏈系統(tǒng)，這類共識(shí)去中心化程度高，人人都可參與，因此需要能解決包括惡意攻擊在內(nèi)的拜占庭故障，技術(shù)效率偏低。聯(lián)盟類共識(shí)：適用于聯(lián)盟鏈，去中心化程度低于公有鏈共識(shí)，但技術(shù)效率遠(yuǎn)高于之。譬如超級(jí)賬本Fabric使用的PBFT共識(shí)算法。私有鏈共識(shí)：適用于私有鏈的共識(shí)算法，通常是完全中心化的，即有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)來提出共識(shí)建議，其他節(jié)點(diǎn)按照這個(gè)主意執(zhí)行。常見例子有經(jīng)典的Paxos和Raft共識(shí)算法。基于容錯(cuò)類型的分類拜占庭容錯(cuò)共識(shí)：能夠處理拜占庭故障的共識(shí)算法，例如最典型的建立在拜占庭將軍問題上的PBFT算法，和PoW算法。非拜占庭容錯(cuò)共識(shí)：不能容忍或處理拜占庭故障的共識(shí)算法，這類算法只能容忍故障-停止或