区块链的共识机制分类详解

所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲，如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识，但他们都一致认为你是个好人，那么基本上就可以断定你这人还不坏。这种投票机制虽然不完全“民主”，但很大程度上提高了网络的效率。

区块链的自信任主要体现于分布于区块链中的用户无须信任交易的另一方，也无须信任一个中心化的机构，只需要信任区块链协议下的软件系统即可实现交易。这种自信任的前提是区块链的共识机制（consensus），即在一个互不信任的市场中，要想使各节点达成一致的充分必要条件是每个节点出于对自身利益最大化的考虑，都会自发、诚实地遵守协议中预先设定的规则，判断每一笔记录的真实性，最终将判断为真的记录记入区块链之中。换句话说，如果各节点具有各自独立的利益并互相竞争，则这些节点几乎不可能合谋欺骗你，而当节点们在网络中拥有公共信誉时，这一点体现得尤为明显。区块链技术正是运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术背书而非中心化信用机构来进行全新的信用创造。
现今区块链的共识机制可分为四大类：工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制和Pool验证池。
1、Pow工作量证明
就是大家熟悉的挖矿，通过与或运算，计算出一个满足规则的随机数，即获得本次记账权，发出本轮需要记录的数据，全网其它节点验证后一起存储；
优点：完全去中心化，节点自由进出；
缺点：目前bitcoin已经吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身的安全；挖矿造成大量的资源浪费；共识达成的周期较长，不适合商业应用
2、Pos权益证明
Pow的一种升级共识机制；根据每个节点所占代币的比例和时间；等比例的降低挖矿难度，从而加快找随机数的速度。
优点：在一定程度上缩短了共识达成的时间
缺点：还是需要挖矿，本质上没有解决商业应用的痛点
3、DPos股份授权证明机制
类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，代理他们进行验证和记账。
优点：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
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
4、Pool验证池
基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制；是目前行业链大范围在使用的共识机制
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

1.如何保证用户有足够的余额，例如你只有十个币，而你居然发起了一笔转20个币的交易怎么办。
这个问题很好解决，因为区块链上记录了所有的比特币交易记录，只需要回溯所有的和你账户相关的历史交易就能知道你这个账户上到底有多少余额，余额不对矿工是会拒绝记录你的交易的。
由此你可能又会产生一个疑问，那么最初的比特币是从哪里来的呢？
最初的比特币是由系统奖励给记录区块的矿工的。每一个区块在生成的时候就会在生成这个区块的矿工的账户上生成一定数量的新比特币作为奖励。
2.如何保证你的账户不被冒名顶替
这问题也很好解决，用数字签名技术就好了。每个比特币账户都有公钥和私钥。你发起交易的时候用私钥对交易信息签名，矿工收到信息后用公钥检查一下签名就好了。
3.那么多矿工，如何决定该由哪个矿工生成下一个区块？
解决方案是这样的：
中本聪设计了一个数学问题，这个数学问题会耗费大量的计算机cpu时间才能得出答案，同时每一次得出的答案都会作为下一次计算的初始条件进行技术。全世界的矿工一起来计算这个问题，谁先得出答案，他就可以用这个答案生成一个新的区块，再广播到网络中。收到这个新块数据的矿工会立即停止当前的计算，用新块里的数据重新进行下一次计算。这就是所谓的“挖矿”。矿工产生的区块一旦被网络接受，他就能获得一笔比特币作为酬劳。
这时要考虑一种情况：如果同时有两个矿工各自得到一个正确答案，并各自生成了一个区块广播出去会发生什么呢？
这时候在区块链上同一个位置就有了两个区块，所谓的“分叉”就出现了。
分叉是绝对不允许的，所以当矿工发现区块链分叉之后，会选择最长的一条继续计算，短的那条区块链会被丢弃