共識算法是所有區(qū)塊鏈/DAG技術的基礎，他們也是區(qū)塊鏈/DAG平臺最重要的組成部分。沒有它們（共識算法機制），我們就只會有個無法改變的數(shù)據(jù)庫而已。下面是主要共識算法的列表，而且我們可以評估它們的好處和壞處。

1.工作量證明 （PoW）

好處：

自從2009年開始，就可以進行了測試，到如今仍然很穩(wěn)定。

壞處：

速度很慢。

消耗大量的能源，并且對環(huán)境不好。

容易受到規(guī)模經(jīng)濟的影響。

類型：競爭性共識算法。

解釋：這是第一個共識算法機制（中本聰在他的文章中提出）來創(chuàng)建分布式無需信任的共識，并且解決雙花問題。工作量證明不是一個新的想法，但是中本聰將這個和其他的概念- 加密簽名，默克爾樹以及P2P網(wǎng)絡結合起來- 從而形成了分布式共識系統(tǒng)，其中數(shù)字貨幣是首個基礎應用，這充滿創(chuàng)新。

區(qū)塊鏈中的參與者（礦工）必須要解決復雜但是無用的計算問題，從而將轉賬區(qū)塊加入到區(qū)塊鏈上。

基本上，這是來保證礦工花費成本/資源（礦機）來完成這項工作，從而表示他們不會欺騙區(qū)塊鏈系統(tǒng)，并且對系統(tǒng)造成傷害，會導致他們損失自己的投資；因此傷害他們自己。

這個問題的難度會隨著時間改變，這是為了保證恒定的區(qū)塊生成時間。有時候會發(fā)生一種情況，其中有超過一個礦工在同時解決這個問題。在那種情況下，礦工會選擇其中一個鏈，而且最長的鏈會是獲勝者。所以假設大多數(shù)礦工在挖一個鏈，那么這條鏈就會發(fā)展最快，并且是最值得信任的。因此只要50%的礦工是誠實的，那么比特幣就是安全的。

2.權益證明

好處：

能源利用效率高

攻擊成本更高

不容易受到經(jīng)濟規(guī)模的影響

壞處：

無利害關系攻擊

類型：競爭性共識算法。

解釋：權益證明是工作量證明的替代方案，為了解決其中的問題。和挖礦不同，你需要在系統(tǒng)中持有權益（代幣）。所以，如果你只有10%的代幣，那么你挖出下個區(qū)塊的概率為10%。

挖礦需要很多的算力來解決不同的加密計算，從而解鎖這些加密難題。算力意味著，工作量算法需要大量的電力需求。在2015年，1個比特幣大約需要1.57個美國家庭每天的耗電量。所以，為了節(jié)省能源，權益證明算法誕生了。

在權益證明中，一美金是一美金。例如，假設有10，000個礦工，每個人花費1美金/分鐘，就會比礦池花費10，000美金/分鐘擁有更少的算力。但是在權益證明中，如果你不能一次使用完全。這里的一美金還是一美金。因此，這不會受到經(jīng)濟規(guī)模的影響。

并且，攻擊權益證明系統(tǒng)比攻擊工作量證明系統(tǒng)更加昂貴。對權益證明進行51%攻擊的代價，是要讓所有ASIC礦機全部倒下。

這意味著，每次你攻擊權益證明系統(tǒng)，都會失去權益抵押，但是在工作量證明，如果你攻擊系統(tǒng)，但是你不會失去挖礦設備或者代幣；你只不過是讓攻擊很難實施。

但是權益證明會出現(xiàn)個問題，就是無利害關系攻擊問題，其中區(qū)塊生成者通過向多個區(qū)塊鏈進行投票，就不會損失任何東西，從而防止達成共識。

不像工作量證明系統(tǒng)（你需要做大量計算來擴展一個鏈），同時為挖幾個鏈也只有很少的成本。很多項目嘗試通過不同方案來解決這個問題。例如，上面所說，其中一個解決方案就懲罰做壞事的礦工。

3.委托工作量證明（DPOW）

好處：

節(jié)能環(huán)保

提高安全性

可以通過非直接地給比特幣（或者任何其他安全的鏈）提供安全性，這是通過為最貴

壞處：

只有使用工作量證明或者權益證明

在公證員激活模式下，不同節(jié)點的哈希算力必須要標定，不然哈希算力之間的區(qū)別會爆炸（以下會有更多的解釋）

類型：合作型共識

解釋：委托工作量證明是混合型共識方法，可以讓一個區(qū)塊鏈能夠利用第二個區(qū)塊鏈通過哈希算力提供的安全性。這是通過很多能夠?qū)?shù)據(jù)從第一個區(qū)塊鏈加到第二個區(qū)塊鏈的節(jié)點來完成的，這通常會要求兩個區(qū)塊鏈進行進行妥協(xié)，從而削弱第一個區(qū)塊鏈的安全性。

基于委托工作量證明算法的區(qū)塊鏈可以使用工作量證明或者權益證明方法來實現(xiàn)功能；并且它能夠?qū)⒆陨硪栏接谌魏喂ぷ髁孔C明的區(qū)塊鏈。但是，比特幣的哈希力現(xiàn)在已經(jīng)為通過委托工作量證明進行安全保護的區(qū)塊鏈，提供了最高級別的安全保護。下面的圖例，顯示了主要區(qū)塊鏈和它所依附的工作量證明區(qū)塊鏈之間的關系：

在委托工作量證明系統(tǒng)中，有兩類節(jié)點：公證人節(jié)點和普通節(jié)點。64個公證人節(jié)點是通過委托工作量證明的區(qū)塊鏈權益持有者選出的，然后將確認的區(qū)塊從委托工作量證明區(qū)塊鏈添加到依附的工作量證明區(qū)塊鏈。一旦區(qū)塊完成，它的哈希就會通過33個公證人節(jié)點簽名，然后添加到比特幣轉賬，從而在比特幣區(qū)塊鏈上記錄下委托工作量證明的區(qū)塊哈希，這也是被網(wǎng)絡中大多數(shù)公證人節(jié)點所公正的。

為了防止礦工在公證人節(jié)點之間，這會降低網(wǎng)絡的效率，所以設計了一種以兩種模式運行的輪換挖礦方法?！盁o公證人”模式可以讓整個網(wǎng)絡節(jié)點來進行挖礦，和普通的工作量證明類似；但是，在公證人活躍模式下，網(wǎng)絡公證人就會在降低困難度的情況下進行挖礦。在這個框架中，每個公證人都可以目前的困難度去挖礦，但是其他公證人節(jié)點必須要按照10倍的難度去挖礦，而且所有的普通節(jié)點會按照100倍的困難度去挖礦。

但是這會造成些問題。這會導致公證人礦工和普通礦工哈希算力的巨大差別：

委托工作量證明系統(tǒng)的設計，是讓區(qū)塊鏈可以繼續(xù)在沒有公證人節(jié)點的情況下進行運作。在這種情況下，委托工作量證明區(qū)塊鏈可以根據(jù)初始的共識方法運行，但是，它就不會擁有依附區(qū)塊鏈的安全性。

委托工作量證明，會讓任何使用這種共識的區(qū)塊鏈獲得更高的安全性以及更低的能源消耗。而且，委托工作量證明可以通過間接地為主流提供比特幣的安全性，并且還需要支付比特幣裝置。最后，公證人節(jié)點和普通節(jié)點的功能，可以確保初始的共識機制繼續(xù)在這類情況下運行，哪怕公證人節(jié)點失去作用。這個相互依靠性，為其他網(wǎng)絡提供了激勵，來支持比特幣網(wǎng)絡的維護，而且還不用讓整個網(wǎng)絡完全依附于直接的功能。

4.委托權益證明（DPOS）

好處：

能源效率高，節(jié)能。

速度很快。

壞處：

更加中心化

擁有高代幣權益的人，可以投票讓他們自己成為驗證者。

類型：合作型共識算法

解釋：在DPoS算法中，權益持有者可以在系統(tǒng)中選擇領導者（見證者），他們可以代替別人進行投票。這就會比一般的權益證明算法要更快。

例如，在EOS中，21個見證者會選舉出來，然后一些節(jié)點（潛在的見證者）會作為候選人，然后如果某個見證者節(jié)點掉線或者有任何欺詐行為，那么就會被立刻替換。見證者生成區(qū)塊，然后會獲得回報。這些費用也是由權益持有者決定的。

通常，所有產(chǎn)生區(qū)塊的節(jié)點是輪換的。這就會防止有節(jié)點來發(fā)布很多的區(qū)塊，防止他發(fā)出雙花攻擊。如果見證者沒有在時間限制內(nèi)產(chǎn)生區(qū)塊，那么這部分時間段就會跳過，然后下個見證者就會生產(chǎn)下個區(qū)塊。如果有見證者連續(xù)錯過區(qū)塊或者發(fā)布無效轉賬，那么權益持有者就可以投票讓他出局，然后找更好的見證者來替代他。

在DPoS中，礦工會合作來產(chǎn)生區(qū)塊，而不是像工作量證明或者權益證明。通過部分中心化來創(chuàng)建區(qū)塊，DPoS算法可以比其他共識算法的速度快幾個數(shù)量級。

5.權威證明

好處：

節(jié)能省電

速度快

壞處：

比較中心化?？梢栽诠準褂茫峭ǔＴ谒接墟満驮S可區(qū)塊鏈使用。

類型：合作型共識

解釋：在基于權威證明的網(wǎng)絡中，轉賬和區(qū)塊都是通過允許的賬戶來驗證的，他們被稱為驗證者。驗證者運行軟件，可以讓他們將轉賬放入?yún)^(qū)塊中。這個過程是自動化的，而且不需要驗證者去一直盯著電腦。但是，它需要維護計算機（權威的節(jié)點）不被攻擊。

驗證者必須要能夠滿足的三個主要條件是：

1.身份必須是正式在鏈上認證，同時也可以在公開的域名中進行信息的交叉檢測。

2.這個資格很難獲得，并且很難正確地去驗證區(qū)塊。（潛在的驗證者需要獲得公開認證）

3.在檢車過程中，必須要有完整的統(tǒng)一性，從而建立權威。

通過權威驗證的個人，可以有權來成為驗證者，所以對于驗證者來說，系統(tǒng)會有激勵。通過將名譽和身份連接，驗證者就會被激勵去處理轉賬流程，因為他們不希望獲得負面的影響，因為這會失去很難獲得的驗證者身份。

6.權重證明

好處：

節(jié)能省電。

很高的定制化和擴容性

壞處：

激勵制度很困難

類型：競爭類共識

解釋：權重證明的主要想法是。因為在權益證明系統(tǒng)中，你持有代幣的比例代表你發(fā)現(xiàn)下個區(qū)塊的概率，但是在權重證明系統(tǒng)中，其他相關的權重也會使用。有些應用是聲望證明和空間證明。

7.聲望證明

好處

對于私有和限制性區(qū)塊鏈網(wǎng)絡很好

壞處：

只能在私有鏈和許可區(qū)塊鏈系統(tǒng)中使用。

類型：合作類型共識

解釋：聲望證明算法模型取決于參與者的聲望，來保持網(wǎng)絡的安全。參與者（區(qū)塊簽署者）必須要有足夠重要的聲望，如果他們想要欺騙系統(tǒng)，就會獲得非常嚴重的財務和品牌后果。這是個相對的概念，因為大多數(shù)企業(yè)如果在被抓到欺騙后，都會覺得很難過，但是更大的企業(yè)會失去更多，因此會比小公司更可能獲選。

一旦公司證明了自己的聲望，并且通過了驗證，他們或許會通過網(wǎng)絡的選舉，成為合格的節(jié)點，就像權威證明中那樣，只有認證過的節(jié)點才有資格去簽署和驗證區(qū)塊。

8.消逝時間證明

好處：

參與者成本低。因此更多人可以很容易地參與，從而去中心化。

對于參與者來說，很容易去驗證領導者是合法選出的。

控制領導者選舉流程是和獲得的利益成正比的。

壞處：

盡管很便宜，你需要使用特定的硬件。因此不能大規(guī)模采用。

不適合公鏈。

類型：競爭性共識

解釋：消逝時間證明算法通常使用在許可區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，從而可以決定挖礦權或者區(qū)塊獲勝者。許可區(qū)塊鏈網(wǎng)絡是需要特定參與者認證，才能加入的區(qū)塊鏈?；谶@種系統(tǒng)的原則，每單個節(jié)點就會成為勝者，消逝時間證明機制是基于在最大可能的網(wǎng)絡參與者中，傳播分享公平獲勝的機會。

消逝時間證明算法的流程如下。網(wǎng)絡中每個參與節(jié)點都要求等到隨機的時間段，并且第一個完成指定等待時間的人就會贏得新區(qū)塊。每個節(jié)點都會有隨機的等待時間，然后進行休眠。第一個蘇醒的，也就是有最短的等待時間，就可以產(chǎn)生新的區(qū)塊，并且在整個網(wǎng)絡中廣播必要的信息。同樣的過程會重復為發(fā)現(xiàn)下個區(qū)塊。

消逝時間證明網(wǎng)絡公示機制需要確保兩個重要的因素。首先，參與的節(jié)點選擇的時間是隨機的，不會因為想贏，節(jié)點就可以選擇更短的時間，其次是獲勝者必須要完成等待時間。

消逝時間證明的概念是在2016年早期由英特爾提出，我們都知道它是著名的芯片生產(chǎn)制造巨頭。它提供了高科技工具來解決了計算問題“隨機領導者選擇?！?/p>

這個機制可以讓參與者在受到保護的環(huán)境下，執(zhí)行可信的代碼，而且可以保證下面兩個需求，對于所有參與節(jié)點來說，隨機選擇等待時間，獲勝的參與者會完成等待時間。

在安全的環(huán)境下運行可信節(jié)點的機制，也會考慮到網(wǎng)絡中很多其他的需求。它保證了可信代碼確實是在可信的環(huán)境下運行，而且不會被任何外部人員修改。它也保證了，結果是可被外部參與者和個體所驗證的，因此強調(diào)了網(wǎng)絡共識的透明度。

消逝時間證明控制了共識過程的成本，并且保證靈活，從而在整個過程中，價值和成本成正比，這是數(shù)字貨幣經(jīng)濟能夠持續(xù)下去的關鍵需求。

9.能力證明，即空間證明

好處：

類似工作量證明，但是使用空間而不是算力。因此更加環(huán)保。

可以刪除惡意軟件，通過決定是否處理器的L1內(nèi)存是否是空的（例如，有足夠的空間來評估，不會錯過任何的內(nèi)存）或者包含一個可以防止被驅(qū)逐。

可以用作防止欺詐的手段，并且防止服務器攻擊。

壞處：

激勵制度是個問題。

類型：合作共識

解釋：空間證明，也被稱為能力證明，是展示有人對于某個服務有合法的興趣（例如發(fā)送郵件），這是通過部署一定量的記憶存儲或者磁盤空間，來解決服務提供者給出的問題。

空間證明和工作量證明很類似，除了前者不是用算力，而是存儲能力?？臻g證明和記憶容量和可恢復性證明相關，但是其中也有不同。

空間證明是證明者發(fā)給驗證者的一部分數(shù)據(jù)，來證明這個驗證者收到了部分空間。

空間證明看起來更加公平，由于存儲的目標和更低的能源損耗，看起來是更好的解決方案。

10.歷史證明

解釋：這個共識的想法是，和相信轉賬時間戳不同，你可以證明轉賬會在這個事件的前后某個時間發(fā)生。

當你在紐約時間記錄下的時候，你可以給出證明你的照片是在這個報紙發(fā)布之后才記錄，或者你有些方式來影響紐約時報發(fā)布信息。通過歷史證明，你可以創(chuàng)建歷史記錄，從而證明這件事發(fā)生在每個特定的時刻。

歷史證明會有高頻的驗證延遲功能。驗證性延遲功能需要特定的步驟來評估，然后產(chǎn)品特別的輸出，這個可以被有效和公開的驗證。

這個特定的方式使用了連續(xù)的預圖像抗性哈希，可以和之前的輸出作為下個輸入，然后連續(xù)運行。周期性地，計數(shù)和目前的輸出是被記錄的。

對于SHA256哈希的功能，這個過程是不可能和使用212?強制攻擊同時進行的。

然后我們可以確認，在生成過程中，真正的時間已經(jīng)流失了。并且這個記錄順序和真實時間相同。

11.權益流通證明

解釋：權益流通證明可以作為工作量證明和權益證明的替代解決方案，來讓P2P網(wǎng)絡得到安全保證。權益流通證明的設計是用來鼓勵擁有權和行為。

12. 重要性證明

好處，在評估權益的時候，比權益證明好

解釋：這個共識算法不只取決于代幣的數(shù)量，還有生產(chǎn)系統(tǒng)行為應得到報酬的可能性。抵押區(qū)塊的機會是由多個因素組成的，包括惡名（由不同的框架來控制），余額，還有轉賬數(shù)量。這個被稱為重要性計算。這提供了一個更全面的“有用”系統(tǒng)成員的圖像。

13.燃燒證明

解釋：通過燃燒證明，而不是將錢投入昂貴的計算設備，你可以通過將代幣發(fā)入不可逆的地址，從而燃燒它們。通過將代幣發(fā)送到從未出現(xiàn)過的土地，你可以在一個基于隨機選擇過程的系統(tǒng)上獲得終身的特權。

取決于燃燒證明如何實施，礦工也許會然后原生代幣或者替代鏈的代幣，例如比特幣。你燃燒的代幣越多，那么你就有更高的可能性，去挖出下個區(qū)塊。

隨著時間的發(fā)展，你在系統(tǒng)中的權益就會延遲，所以最終你會想要燃燒更多代幣去增加你中獎的概念。（這里是指比特幣挖礦的過程，你必須要連續(xù)地去投入設備來維持哈希力。）

雖然燃燒證明是個很有趣的解決方案，但是這個協(xié)議仍然浪費了很多資源。還有個問題就是，挖礦算力會很容易地偏向于那些想要燃燒更多代幣的人。

14.身份證明

解釋：身份證明（PoI）是一個加密證據(jù)（一部分數(shù)據(jù)），它會說明任何知道私鑰的用戶，就會和一個認證的身份相比較，然后和特定的轉賬連接。同個群體的每個人可以創(chuàng)建PoF（只有一個區(qū)塊的數(shù)據(jù)），然后將它展示給任何人，例如處理節(jié)點。

15.行動證明

解釋：為了避免惡性通貨膨脹，比特幣只有2100個。這也就意味著，在某些時刻，比特幣區(qū)塊獎勵會結束，而且比特幣礦工只會收到轉賬費。

有人會說，這可能會因為公地悲劇導致安全問題，人們會總是按照自己的興趣來做事，從而孤立了整個系統(tǒng)。所以，行動證明創(chuàng)建了可以代替比特幣的另一個激勵方案。行動證明是一個混合解決方案，這是由工作量證明和權益證明結合起來的。

在行動證明中，挖礦會按照工作量證明的形式開始，同時礦工也在賽跑去解決難題。取決于實施情況，區(qū)塊挖礦不會包含任何轉賬，所以獲勝的區(qū)塊只會包含區(qū)塊頭部，并且礦工的獎勵地址。

在這個時候，系統(tǒng)會轉移到權益證明。基于區(qū)塊頭部的信息，隨機的驗證者會簽名新的區(qū)塊。擁有更多的代幣，他就能被選擇為區(qū)塊生成者。一旦所有驗證者簽名，模板就成為一個完整的塊。

如果選擇的驗證者不能去完成區(qū)塊，那么下個獲勝的區(qū)塊就會被選擇，新的驗證者會被選擇，以此類推，直到區(qū)塊獲得了正確數(shù)量的簽名。費用會在礦工和簽署區(qū)塊的驗證者之間分離。

行動證明的關鍵是和工作量證明（挖區(qū)塊需要很多的能源）和權益證明（沒有什么可以阻止驗證者進行雙重簽名一樣的。

16.存在證明

解釋：存在證明是在線服務，能夠通過比特幣時間戳轉賬，從而驗證計算機文件的存在。

案例：

不用揭露真實內(nèi)容，就可以獲得數(shù)字簽名協(xié)議。不用揭露真實數(shù)據(jù)，就可以展示數(shù)據(jù)所有權

文件時間戳

證明所有權

檢測文件的完整性

17.可回收證明

解釋：可回收證明（POR）是一個通過文件系統(tǒng)到客戶端的證明形式，目標文件F是完整的，在這種情況下，客戶端能夠完全覆蓋它。因為可回收證明（POR）會比F本身的傳輸更加低的通信難度，對于高信任的遠程存儲系統(tǒng)，他們是更具吸引的創(chuàng)建區(qū)塊。它可以真正作為共識算法，為云計算系統(tǒng)有用。

18. 拜占庭容錯算法

好處：快速，擴容性好

壞處：通常是為私有鏈，以及許可類區(qū)塊鏈使用

解釋：拜占庭將軍問題是現(xiàn)在分布式計算，都面臨的問題。這個問題是幾個拜占庭將軍，他們在包圍一個城市，但是他們必須決定是否要攻擊城市。如果有的將軍在沒有和別人一起進攻，那么他們的策略就是失敗。這些將軍通常是各自分開的，并且需要傳遞信息來進行溝通。

實用型拜占庭容錯（PBFT）：這個問題的首個解決方案，就是實用型拜占庭容錯（PBFT）。目前被用在超級賬本，會有小于20個提取選擇的PBFT有效運行。好處：很高的吞吐量。壞處：中心化

聯(lián)邦拜占庭協(xié)議：FBA是拜占庭將軍的另一種經(jīng)典的解決方案。主要的方法，是讓每個拜占庭將近都負責他們自己的鏈，從而完成信任。它有難以置信的吞吐量，很低的轉賬費用以及網(wǎng)絡穩(wěn)定性。

19.委托拜占庭協(xié)議（dBFT）

好處：快速且擴容性好。

壞處：每個人都在為成為根鏈而競爭?？梢詴袔讉€根鏈出現(xiàn)。

解釋：dBFT被稱為委托拜占庭協(xié)議，這種拜占庭容錯的共識機制能夠讓通過代理投票來讓大規(guī)模的人參與到共識。持有代幣的人可以通過投票，選擇他們想支持的人。這個選擇的群體會通過拜占庭算法，達成共識并且挖出新的區(qū)塊。

委托拜占庭協(xié)議（dBFT）提供拜占庭容錯f = ［（n-1） / 3］，這個系統(tǒng)由n個共識節(jié)點組成。委托拜占庭協(xié)議（dBFT）有很好的最終結果，意味著一旦確認了，區(qū)塊就不能分叉，并且轉賬也不可以回滾。

20. DAG（有向無環(huán)圖）

好處：

由于非線性結構，所以有高度擴容性

快速

節(jié)能省電

即時獲得最終結果

壞處：

智能合約的部署只可以通過預言機獲得

解釋：DAG或者叫有向無環(huán)圖，是區(qū)塊鏈更加寬泛的形式。他們由于特殊的造型，從而獲得很高的擴容性而出名。

基本上來說，任何的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，都是線性結構，一個個區(qū)塊組成了鏈。這會讓區(qū)塊鏈速度很慢，因為區(qū)塊們不能和鏈平行添加。但是在DAG區(qū)塊/轉賬的案例中，這些是可以平行添加的，每個區(qū)塊/轉賬都會確認之前區(qū)塊的數(shù)量。這就讓DAG可以無限地擴容。