在加密貨幣領(lǐng)域中，共識算法是每個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵要素，它們負(fù)責(zé)維護(hù)這些分布式系統(tǒng)的完整性和安全性。第一個被創(chuàng)建出的加密貨幣共識算法是工作量證明（PoW），它由中本聰設(shè)計并在比特幣上實現(xiàn)，用于實現(xiàn)拜占庭容錯。

共識算法

共識算法可以被定義為使區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)達(dá)成共識的機(jī)制。公共（去中心化的）區(qū)塊鏈?zhǔn)亲鳛榉植际较到y(tǒng)來構(gòu)建的，由于它們不依賴于一個中央權(quán)威，因此分散的節(jié)點(diǎn)需要就交易的有效與否達(dá)成一致。這就是共識算法發(fā)揮作用的地方，確保所有節(jié)點(diǎn)都遵守協(xié)議規(guī)則并保證所有交易都以可靠的方式進(jìn)行，即每個貨幣都只能花一次。

在深入研究不同類型的共識算法之前，先了解算法和協(xié)議之間的差異非常重要。

共識算法與協(xié)議

算法和協(xié)議作為術(shù)語經(jīng)常會被互換使用，但它們并非同一回事。簡單來說，我們可以將協(xié)議定義為區(qū)塊鏈的主要規(guī)則，而將算法定義為遵循這些規(guī)則的機(jī)制。

除了金融系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，區(qū)塊鏈技術(shù)還可以應(yīng)用于各種各樣的業(yè)務(wù)，并且可以適用于不同的用例。但無論什么情景，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)都將建立在一個協(xié)議之上，該協(xié)議將定義系統(tǒng)應(yīng)該如何工作，因此系統(tǒng)的所有不同部分和網(wǎng)絡(luò)的所有參與者都需要遵循規(guī)則。

雖然協(xié)議確定了規(guī)則是什么，但算法告訴系統(tǒng)采取哪些步驟來遵守這些規(guī)則并最終產(chǎn)生所需的結(jié)果。例如，區(qū)塊鏈的共識算法決定了交易和區(qū)塊的有效性。因此，比特幣和以太坊是協(xié)議，而工作量證明和權(quán)益證明是它們的共識算法。

進(jìn)一步來說，比特幣協(xié)議定義了節(jié)點(diǎn)間應(yīng)如何交互，數(shù)據(jù)應(yīng)如何在它們之間傳輸，以及區(qū)塊驗證成功的要求是什么。另一方面，公式算法負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)驗證余額和簽名，確認(rèn)交易，以及實際執(zhí)行區(qū)塊驗證 - 所有這些都取決于網(wǎng)絡(luò)共識。

不同類型的共識算法

有幾種類型的共識算法。最常見的是工作量證明（PoW）和權(quán)益證明（PoS）。在嘗試平衡安全性與功能性和可擴(kuò)展性時，每個方案都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

工作量證明（PoW）

工作量證明是第一個被建立的共識算法。它被比特幣和許多其他加密貨幣所采用。工作量證明算法是挖礦過程的重要組成部分。

工作量證明挖礦涉及到大量哈希（算力）的（挖礦）嘗試，因此更多的算力意味著每秒更多的嘗試。換句話說，哈希率的礦工有更多機(jī)會找到下一個區(qū)塊（也叫做塊哈希）的解。如果網(wǎng)絡(luò)的分布式節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識并且確認(rèn)礦工提供的塊哈希是有效的工作證明，則工作量證明共識算法確保該礦工僅能夠驗新區(qū)塊里的交易并將其添加到區(qū)塊鏈。

權(quán)益證明（PoS）

作為工作量證明的替代方案，權(quán)益證明共識算法在2011年被提出。盡管工作量證明和權(quán)益證明有著相同的目標(biāo)，但它們存在根本的差異性特殊性。特別是驗證新塊的過程。

簡單來說，權(quán)益證明共識算法用一種機(jī)制來取代工作量證明的挖礦，期中區(qū)塊根據(jù)參與者的質(zhì)押的幣而驗證。每個區(qū)塊的驗證者（也稱為鑄造者或者鑄幣者）由本身的加密貨幣投資決定，而不是分配的算力數(shù)量。每個權(quán)益證明系統(tǒng)可以以不同的方式來實現(xiàn)該算法，但是通常來說，區(qū)塊鏈由隨機(jī)的選舉過程保護(hù)，該過程考慮了節(jié)點(diǎn)的財富、幣齡（幣被鎖定或者是質(zhì)押的時間）以及隨機(jī)因素。

以太坊區(qū)塊鏈目前基于工作量共識算法，但是最終Casper協(xié)議將被推出以將網(wǎng)絡(luò)從工作量共識切換到權(quán)益共識，以嘗試增加網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。

為什么共識算法對于加密貨幣至關(guān)重要

就如同前面所說，共識算法對于維護(hù)加密貨幣網(wǎng)絡(luò)的完整性和安全性至關(guān)重要。它們提供了一種分布式節(jié)點(diǎn)就正確版本的區(qū)塊鏈達(dá)成共識的方法。對當(dāng)前的區(qū)塊鏈狀態(tài)達(dá)成共識對數(shù)字經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的正常運(yùn)作至關(guān)重要。

工作量證明共識算法被認(rèn)為是拜占庭將軍問題的最佳解決方案之一，它可以將比特幣創(chuàng)建為拜占庭容錯系統(tǒng)。這意味著比特幣對攻擊具有很強(qiáng)的抵抗力，例如51％的攻擊（或多數(shù)攻擊）。不僅僅因為網(wǎng)絡(luò)是去中心化的，而且還因為工作量證明算法。挖礦過程中涉及的高成本使礦工很難并且不太可能投入資源來破壞網(wǎng)絡(luò)。