發(fā)布時(shí)間：2020-03-17所屬分類：計(jì)算機(jī)職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要共識(shí)算法是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心要素，也是近年來分布式系統(tǒng)研究的熱點(diǎn).本文系統(tǒng)性地梳理和討論了區(qū)塊鏈發(fā)展過程中的32種重要共識(shí)算法，介紹了傳統(tǒng)分布式一致性算法以及分布式共識(shí)領(lǐng)域的里程碑式的重要研究和結(jié)論，提出了區(qū)塊鏈共識(shí)算法的一種基礎(chǔ)模型和分類
摘要共識(shí)算法是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心要素，也是近年來分布式系統(tǒng)研究的熱點(diǎn).本文系統(tǒng)性地梳理和討論了區(qū)塊鏈發(fā)展過程中的32種重要共識(shí)算法，介紹了傳統(tǒng)分布式一致性算法以及分布式共識(shí)領(lǐng)域的里程碑式的重要研究和結(jié)論，提出了區(qū)塊鏈共識(shí)算法的一種基礎(chǔ)模型和分類方法，并總結(jié)了現(xiàn)有共識(shí)算法的發(fā)展脈絡(luò)和若干性能指標(biāo)，以期為未來共識(shí)算法的創(chuàng)新和區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展提供參考.
關(guān)鍵詞區(qū)塊鏈，共識(shí)算法，分布式系統(tǒng)，拜占庭容錯(cuò)，P2P網(wǎng)絡(luò)
共識(shí)問題是社會(huì)科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的經(jīng)典問題，已經(jīng)有很長的研究歷史.目前有記載的文獻(xiàn)至少可以追溯到1959年，蘭德公司和布朗大學(xué)的埃德蒙·艾森伯格(EdmundEisenberg)和大衛(wèi).蓋爾(DavidGale)發(fā)表的“Consensusofsubjectiveprobabilities：thepari—mutuelmethod”，主要研究針對(duì)某個(gè)特定的概率空間，一組個(gè)體各自有其主觀的概率分布時(shí)，如何形成一個(gè)共識(shí)概率分布的問題【.隨后，共識(shí)問題逐漸引起了社會(huì)學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、特別是計(jì)算機(jī)科學(xué)等各學(xué)科領(lǐng)域的廣泛研究興趣.
計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的早期共識(shí)研究一般聚焦于分布式一致性，即如何保證分布式系統(tǒng)集群中所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)完全相同并且能夠?qū)δ硞�(gè)提案達(dá)成一致的問題，是分布式計(jì)算的根本問題之一.雖然共識(shí)(Consensus)和一致性(Consistency)在很多文獻(xiàn)和應(yīng)用場景中被認(rèn)為是近似等價(jià)和可互換使用的，但二者涵義存在著細(xì)微的差別：共識(shí)研究側(cè)重于分布式節(jié)點(diǎn)達(dá)成一致的過程及其算法，而一致性研究則側(cè)重于節(jié)點(diǎn)共識(shí)過程最終達(dá)成的穩(wěn)定狀態(tài);此外，傳統(tǒng)分布式一致性研究大多不考慮拜占庭容錯(cuò)問題，即假設(shè)不存在惡意篡改和偽造數(shù)據(jù)的拜占庭節(jié)點(diǎn)，因此在很長一段時(shí)間里，傳統(tǒng)分布式一致性算法的應(yīng)用場景大多是節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限且相對(duì)可信的分布式數(shù)據(jù)庫環(huán)境.與之相比，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共識(shí)算法則必須運(yùn)行于更為復(fù)雜、開放和缺乏信任的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，節(jié)點(diǎn)數(shù)量更多且可能存在惡意拜占庭節(jié)點(diǎn).因此，即使Viewstampedreplication(VR)和Paxos等許多分布式一致性算法早在上世紀(jì)8O年代就已經(jīng)提出，但是如何跨越拜占庭容錯(cuò)這道鴻溝、設(shè)計(jì)簡便易行的分布式共識(shí)算法，仍然是分布式計(jì)算領(lǐng)域的難題之一.
2008年10月31日，一位化名為“中本聰”的研究者在密碼學(xué)郵件組中發(fā)表了比特幣的奠基性論文“Bitcoin：apeer—to—peerelectroniccashsystem”【2J.基于區(qū)塊鏈(特別是公有鏈)的共識(shí)研究自此拉開序幕.從分布式計(jì)算和共識(shí)的角度來看，比特幣的根本性貢獻(xiàn)在于首次實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證了一類實(shí)用的、互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的拜占庭容錯(cuò)算法，從而打開了通往區(qū)塊鏈新時(shí)代的大門.
一般而言，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)具有分布式、自治性、開放可自由進(jìn)出等特性，因而大多采用對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)(Peer—to—peernetwork，P2P網(wǎng)絡(luò))來組織散布全球的參與數(shù)據(jù)驗(yàn)證和記賬的節(jié)點(diǎn).P2P網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均地位對(duì)等且以扁平式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互連通和交互，不存在任何中心化的特殊節(jié)點(diǎn)和層級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均會(huì)承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)路由、驗(yàn)證區(qū)塊數(shù)據(jù)、傳播區(qū)塊數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)等功能.區(qū)塊鏈系統(tǒng)采用特定的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制來保證分布式系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)均有動(dòng)機(jī)參與數(shù)據(jù)區(qū)塊的生成和驗(yàn)證過程，按照節(jié)點(diǎn)實(shí)際完成的工作量分配共識(shí)過程所產(chǎn)生的數(shù)字加密貨幣，并通過共識(shí)算法來選擇特定的節(jié)點(diǎn)將新區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈.以比特幣為代表的一系列區(qū)塊鏈應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，彰顯了區(qū)塊鏈技術(shù)的重要性與應(yīng)用價(jià)值，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共識(shí)也成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)[引.
迄今為止，研究者已經(jīng)在共識(shí)相關(guān)領(lǐng)域做了大量研究工作，不同領(lǐng)域研究者的側(cè)重點(diǎn)也各不相同.計(jì)算機(jī)學(xué)科通常稱為共識(shí)算法或者共識(shí)協(xié)議，管理和經(jīng)濟(jì)學(xué)科則通常稱為共識(shí)機(jī)制.細(xì)究之下，這些提法存在細(xì)微的差異：算法一般是一組順序敏感的指令集且有明確的輸入和輸出;而協(xié)議和機(jī)制則大多是一組順序不敏感的規(guī)則集.就區(qū)塊鏈領(lǐng)域而言，本文認(rèn)為比特幣和以太坊等可認(rèn)為是底層協(xié)議或機(jī)制，其詳細(xì)規(guī)定了系統(tǒng)或平臺(tái)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)交互規(guī)則、數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則、區(qū)塊構(gòu)造規(guī)則、交易驗(yàn)證規(guī)則、賬本維護(hù)規(guī)則等集合;而工作量證明(Proof-ofwork，PoW)、權(quán)益證明(Proof-of-stake，PoS)等則是建立在特定協(xié)議或機(jī)制基礎(chǔ)上、可靈活切換的算法，其規(guī)定了交易偵聽與打包、構(gòu)造區(qū)塊、記賬人選舉、區(qū)塊傳播與驗(yàn)證、主鏈選擇與更新等若干類順序敏感的指令集合.因此，本文后續(xù)敘述均采用共識(shí)算法的提法.現(xiàn)有文獻(xiàn)研究的共識(shí)問題實(shí)際上可以分為算法共識(shí)和決策共識(shí)兩個(gè)分支，前者致力于研究在特定的網(wǎng)絡(luò)模型和故障模型前提下，如何在缺乏中央控制和協(xié)調(diào)的分布式網(wǎng)絡(luò)中確保一致性，其實(shí)質(zhì)是一種“機(jī)器共識(shí)”;后者則更為廣泛地研究無中心的群體決策中，如何就最優(yōu)的決策達(dá)成一致的問題，例如關(guān)于比特幣系統(tǒng)擴(kuò)容【6j問題和分叉問題的社區(qū)討論與路線選擇，其實(shí)質(zhì)是“人的共識(shí)”.二者的區(qū)別在于：前者是機(jī)器問的確定性共識(shí)，以工程復(fù)雜性為主;而后者則是以“人在環(huán)路中(Human—inthe—loop)”的復(fù)雜系統(tǒng)為特點(diǎn)的不確定性共識(shí)，以社會(huì)復(fù)雜性為主.區(qū)塊鏈共識(shí)算法研究應(yīng)屬于算法共識(shí)分支的子集，而決策共識(shí)則大多見于分布式人工智能、多智能體等研究領(lǐng)域.
拜占庭將軍問題是分布式共識(shí)的基礎(chǔ)，也是上述兩個(gè)研究分支的根源.拜占庭將軍問題有兩個(gè)交互一致性條件，即一致性和正確性.由于大多數(shù)情況下，正確性涉及到人的主觀價(jià)值判斷，很難施加到分布式節(jié)點(diǎn)上，因此算法共識(shí)采用的是“降級(jí)的正確性(Degradedcorrectness)，即從“表達(dá)的內(nèi)容是正確的”降級(jí)為“正確地表達(dá)”，這就導(dǎo)致區(qū)塊鏈的拜占庭共識(shí)實(shí)際上是一種機(jī)器共識(shí)，其本身等價(jià)于分布式一致性+正確表達(dá)(不篡改消息).與之相對(duì)的是，決策共識(shí)可以認(rèn)為是人的共識(shí)，不僅要求一致性，而且要求所有節(jié)點(diǎn)相信“表達(dá)的內(nèi)容是正確的”，因而決策共識(shí)不僅要求內(nèi)容的客觀一致性，而且還要求其在共識(shí)節(jié)點(diǎn)間的主觀正確性.由此可見，算法共識(shí)處理的是客觀的二值共識(shí)，即對(duì)(唯一正確的賬本)和錯(cuò)(所有錯(cuò)誤的賬本)，而決策共識(shí)處理的是主觀的多值共識(shí)，即意見1(及其所屬群體)、意見2(及其所屬群體)、…、意見Ⅳ(及其所屬群體)，各節(jié)點(diǎn)最終通過群體問的協(xié)調(diào)和協(xié)作過程收斂到唯一意見(共識(shí))，而此過程可能失敗(不收斂).
本文致力于按時(shí)間順序梳理和討論區(qū)塊鏈發(fā)展過程中的共識(shí)算法，以期為未來共識(shí)算法的創(chuàng)新和區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展提供參考.本文的后續(xù)章節(jié)安排如下：首先，簡要介紹了分布式共識(shí)領(lǐng)域重要的里程碑式的研究和結(jié)論，包括兩軍問題、拜占庭問題和FLP不可能定理，并介紹了傳統(tǒng)的分布式一致性算法;然后，提出了區(qū)塊鏈共識(shí)算法的一種基礎(chǔ)模型和分類方法，并對(duì)當(dāng)前主流的區(qū)塊鏈共識(shí)算法進(jìn)行了分析;最后，總結(jié)了區(qū)塊鏈共識(shí)算法的發(fā)展和研究趨勢(shì).
1傳統(tǒng)分布式一致性算法
1975年，紐約州立大學(xué)石溪分校的阿克云盧(AkkoyunluE.A.)、埃卡納德漢姆(EkanadhamK.)和胡貝爾(HuberR.V.)在論文“Somecon—straintsandtradeofsinthedesignofnetworkcommunications”中首次提出了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的兩軍問題及其無解性證明【711著名的數(shù)據(jù)庫專家吉姆.格雷正式將該問題命名為“兩軍問題”-8J.兩軍問題表明，在不可靠的通信鏈路上試圖通過通信達(dá)成一致共識(shí)是不可能的，這被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)通信研究中第一個(gè)被證明無解的問題.兩軍問題對(duì)計(jì)算機(jī)通信研究產(chǎn)生了重要的影響，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最重要的TCP/IP協(xié)議中的“三次握手”過程即是為解決兩軍問題不存在理論解而誕生的簡單易行、成本可控的“工程解”.
分布式計(jì)算領(lǐng)域的共識(shí)問題于1980年由馬歇爾·皮斯(MarshallPease)、羅伯特·肖斯塔克(RobertShostak)和萊斯利·蘭伯特(LeslieLam—port)提出I9j1該問題主要研究在一組可能存在故障節(jié)點(diǎn)、通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息通信的獨(dú)立處理器網(wǎng)絡(luò)中，非故障節(jié)點(diǎn)如何能夠針對(duì)特定值達(dá)成一致共識(shí).1982年，作者在另一篇文章中正式將該問題命名為“拜占庭將軍問題”【10_，提出了基于口頭消息和基于簽名消息的兩種算法來解決該問題.拜占庭假設(shè)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模型化，強(qiáng)調(diào)的是由于硬件錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)擁塞或斷開以及遭到惡意攻擊，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的不可預(yù)料的行為.此后，分布式共識(shí)算法可以分為兩類，即拜占庭容錯(cuò)和非拜占庭容錯(cuò)類共識(shí).早期共識(shí)算法一般為非拜占庭容錯(cuò)算法，例如廣泛應(yīng)用于分布式數(shù)據(jù)庫的VR和Paxos，目前主要應(yīng)用于聯(lián)盟鏈和私有鏈;2008年末，比特幣等公有鏈誕生后，拜占庭容錯(cuò)類共識(shí)算法才逐漸獲得實(shí)際應(yīng)用.需要說明的是，拜占庭將軍問題是區(qū)塊鏈技術(shù)核心思想的根源，直接影響著區(qū)塊鏈系統(tǒng)共識(shí)算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，因而在區(qū)塊鏈技術(shù)體系中具有重要意義.
1985年，邁克爾·費(fèi)合爾(MichaelFisher)、南希·林奇(NancyLynch)和邁克爾·帕特森(MichaelPaterson)共同發(fā)表了論文“Impossibil—ityofdistributedconsensuswithonefaultypro—cess”[11J.這篇文章證明：在含有多個(gè)確定性進(jìn)程的異步系統(tǒng)中，只要有一個(gè)進(jìn)程可能發(fā)生故障，那么就不存在協(xié)議能保證有限時(shí)間內(nèi)使所有進(jìn)程達(dá)成一致.按照作者姓氏的首字母，該定理被命名為FLP不可能定理，是分布式系統(tǒng)領(lǐng)域的經(jīng)典結(jié)論之一，并由此獲得了Dijkstra獎(jiǎng).FLP不可能定理同樣指出了存在故障進(jìn)程的異步系統(tǒng)的共識(shí)問題不存在有限時(shí)間的理論解，因而必須尋找其可行的“工程解”.為此，研究者們只能通過調(diào)整問題模型來規(guī)避FLP不可能定理，例如犧牲確定性、增加時(shí)間等;加密貨幣則是通過設(shè)定網(wǎng)絡(luò)同步性(或弱同步性)和時(shí)間假設(shè)來規(guī)避FLP不可能性，例如網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以快速同步，且礦工在最優(yōu)鏈上投入有限時(shí)問和資源等.
早期的共識(shí)算法一般也稱為分布式一致算法.與目前主流的區(qū)塊鏈共識(shí)算法相比，分布式一致性算法主要面向分布式數(shù)據(jù)庫操作、且大多不考慮拜占庭容錯(cuò)問題，即假設(shè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)只發(fā)生宕機(jī)和網(wǎng)絡(luò)故障等非人為問題，而不考慮惡意節(jié)點(diǎn)篡改數(shù)據(jù)等問題.1988年，麻省理工學(xué)院的布萊恩·奧奇(BrianM.Oki)和芭芭拉·里斯科夫(BarbaraH.Liskov，著名計(jì)算機(jī)專家、2008年圖靈獎(jiǎng)得主)提出了VR一致性算法，采用主機(jī)備份(Primary—backup)模式，規(guī)定所有數(shù)據(jù)操作都必須通過主機(jī)進(jìn)行，然后復(fù)制到各備份機(jī)器以保證一致性【J.1989年，萊斯利·蘭伯特fLeslieLamport)在工作論文“Thepart—timeparliament”中提出Paxos算法，由于文章采用了講故事的敘事風(fēng)格且內(nèi)容過于艱深晦澀，直到1998年才通過評(píng)審、發(fā)表在ACMtransac—tionsoncomputersystems期刊上.Paxos是基于消息傳遞的一致性算法，主要解決分布式系統(tǒng)如何就某個(gè)特定值達(dá)成一致的問題.隨著分布式共識(shí)研究的深人，Paxos算法獲得了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛認(rèn)可，并衍生出Abstractpaxos、Classicpaxos、Byzantinepaxos和Diskpaxos等變種算法，成為解決異步系統(tǒng)共識(shí)問題最重要的算法家族【MJ.實(shí)際上，Liskove等提出的VR算法本質(zhì)上也是一類Paxos算法.需要說明的是，VR和Paxos算法均假設(shè)系統(tǒng)中不存在拜占庭故障節(jié)點(diǎn)，因而是非拜占庭容錯(cuò)的共識(shí)算法.除以上共識(shí)算法外，獲得較多研究關(guān)注的早期共識(shí)算法還有兩階段提交(Two—phasecommit)算法、三階段提交(Three—phasecommit)算法、Zab、Zyzzyva、Kafka等，本文限于篇幅不加詳述.
2主流區(qū)塊鏈共識(shí)算法
1993年，美國計(jì)算機(jī)科學(xué)家、哈佛大學(xué)教授辛西婭·德沃克(CynthiaDwork)首次提出了工作量證明思想_15J，用來解決垃圾郵件問題.該機(jī)制要求郵件發(fā)送者必須算出某個(gè)數(shù)學(xué)難題的答案來證明其確實(shí)執(zhí)行了一定程度的計(jì)算工作，從而提高垃圾郵件發(fā)送者的成本.1997年，英國密碼學(xué)家亞當(dāng)·伯克(AdamBack)也獨(dú)立地提出、并于2002年正式發(fā)表了用于哈希現(xiàn)金(Hashcash)的工作量證明機(jī)制l16j.哈希現(xiàn)金也是致力于解決垃圾郵件問題，其數(shù)學(xué)難題是尋找包含郵件接受者地址和當(dāng)前日期在內(nèi)的特定數(shù)據(jù)的SHA一1哈希值，使其至少包含20個(gè)前導(dǎo)零.1999年，馬庫斯·雅各布松(MarkusJakobsson)正式提出了“工作量證明”概念-17_.這些工作為后來中本聰設(shè)計(jì)比特幣的共識(shí)機(jī)制奠定了基礎(chǔ).
1999年，BarbaraLiskov等提出了實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法(PracticalByzantinefaulttolerance，PBFT)[18]，解決了原始拜占庭容錯(cuò)算法效率不高的問題，將算法復(fù)雜度由指數(shù)級(jí)降低到多項(xiàng)式級(jí)，使得拜占庭容錯(cuò)算法在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中變得可行.PBFT實(shí)際上是Paxos算法的變種，通過改進(jìn)Paxos算法使其可以處理拜占庭錯(cuò)誤，因而也稱為Byzantinepaxos算法，可以在保證活性(Live—ness)和安全性(Safety)的前提下提供(n一1)/3的容錯(cuò)性，其中n為節(jié)點(diǎn)總數(shù).
2000年，加利福尼亞大學(xué)的埃里克·布魯爾(EricBrewer)教授在ACMSymposiumonPrin—ciplesofDistributedComputing研討會(huì)的特邀報(bào)告中提出了一個(gè)猜想：分布式系統(tǒng)無法同時(shí)滿足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容錯(cuò)性(Partitiontolerance)，最多只能同時(shí)滿足其中兩個(gè).其中，一致性是指分布式系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)備份在同一時(shí)刻保持同樣的值;可用性是指集群中部分節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，集群整體是否還能處理客戶端的更新請(qǐng)求;分區(qū)容忍性則是指是否允許數(shù)據(jù)分區(qū)，不同分區(qū)的集群節(jié)點(diǎn)之問無法互相通信.
2002年，塞斯.吉爾伯特(SethGilbert)和南希·林奇(NancyLynch)在異步網(wǎng)絡(luò)模型中證明了這個(gè)猜想，使其成為CAP(Consistency，availability，partitiontolerance)定理或布魯爾定理I1.該定理使得分布式網(wǎng)絡(luò)研究者不再追求同時(shí)滿足三個(gè)特性的完美設(shè)計(jì)，而是不得不在其中做出取合，這也為后來的區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了影響和限制.
2008年10月，中本聰發(fā)表的比特幣創(chuàng)世論文催生了基于區(qū)塊鏈的共識(shí)算法研究.前文所提到的傳統(tǒng)分布式一致性算法大多應(yīng)用于相對(duì)可信的聯(lián)盟鏈和私有鏈，而面向比特幣、以太坊等公有鏈環(huán)境則誕生了PoW、PoS等一系列新的拜占庭容錯(cuò)類共識(shí)算法.
比特幣采用了PoW共識(shí)算法來保證比特幣網(wǎng)絡(luò)分布式記賬的一致性，這也是最早和迄今為止最安全可靠的公有鏈共識(shí)算法.PoW的核心思想是通過分布式節(jié)點(diǎn)的算力競爭來保證數(shù)據(jù)的一致性和共識(shí)的安全性.比特幣系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)(即礦工)基于各自的計(jì)算機(jī)算力相互競爭來共同解決一個(gè)求解復(fù)雜但是驗(yàn)證容易的SHA256數(shù)學(xué)難題(即挖礦)，最快解決該難題的節(jié)點(diǎn)將獲得下一區(qū)塊的記賬權(quán)和系統(tǒng)自動(dòng)生成的比特幣獎(jiǎng)勵(lì).PoW共識(shí)在比特幣中的應(yīng)用具有重要意義，其近乎完美地整合了比特幣系統(tǒng)的貨幣發(fā)行、流通和市場交換等功能，并保障了系統(tǒng)的安全性和去中心性.然而，PoW共識(shí)同時(shí)存在著顯著的缺陷，其強(qiáng)大算力造成的資源浪費(fèi)(主要是電力消耗)歷來為人們所詬病，而且長達(dá)l0分鐘的交易確認(rèn)時(shí)問使其相對(duì)不適合小額交易的商業(yè)應(yīng)用【3】_
2011年7月，一位名為QuantumMe—chanic的數(shù)字貨幣愛好者在比特幣論壇(www.bitcointalk.org)首次提出了權(quán)益證明PoS共識(shí)算法【2o_.隨后，SunnyKing在2012年8月發(fā)布的點(diǎn)點(diǎn)幣(Peercoin，PPC)中首次實(shí)現(xiàn).PoS由系統(tǒng)中具有最高權(quán)益而非最高算力的節(jié)點(diǎn)獲得記賬權(quán)，其中權(quán)益體現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)對(duì)特定數(shù)量貨幣的所有權(quán)，稱為幣齡或幣天數(shù)(Coindays).PPC將PoW和PoS兩種共識(shí)算法結(jié)合起來，初期采用PoW挖礦方式以使得Token相對(duì)公平地分配給礦工，后期隨著挖礦難度增加，系統(tǒng)將主要由PoS共識(shí)算法維護(hù).PoS一定程度上解決了PoW算力浪費(fèi)的問題，并能夠縮短達(dá)成共識(shí)的時(shí)間，因而比特幣之后的許多競爭幣都采用PoS共識(shí)算法.
2013年2月，以太坊創(chuàng)始人VitalikButerin在比特幣雜志網(wǎng)站詳細(xì)地介紹了Ripple(瑞波幣)及其共識(shí)過程的思路.Ripple項(xiàng)目實(shí)際上早于比特幣，2004年就由瑞安·福格爾(RyanFugger)實(shí)現(xiàn)，其初衷是創(chuàng)造一種能夠有效支持個(gè)人和社區(qū)發(fā)行自己貨幣的去中心化貨幣系統(tǒng);2014年，大衛(wèi)·施瓦爾茨(DavidSchwartz)等提出了瑞波協(xié)議共識(shí)算法(RippleProtocolConsensusAlgo—rithm，RPCA)_21_，該共識(shí)算法解決了異步網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)的高延遲問題，通過使用集體信任的子網(wǎng)絡(luò)(Collectively—trustedsubnetworks)，在只需最小化信任和最小連通性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了低延遲、高魯棒性的拜占庭容錯(cuò)共識(shí)算法.目前，Ripple已經(jīng)發(fā)展為基于區(qū)塊鏈技術(shù)的全球金融結(jié)算網(wǎng)絡(luò).
相關(guān)期刊推薦：《電腦知識(shí)與技術(shù)》是由安徽省科技情報(bào)學(xué)會(huì)、中國計(jì)算機(jī)函授學(xué)院主辦的一本融知識(shí)、技術(shù)、信息于一體的電腦類雜志，是全國的專業(yè)IT類旬刊刊物，讀者對(duì)象主要為廣大電腦用戶、電腦愛好者和各企事業(yè)單位計(jì)算機(jī)技術(shù)人員。創(chuàng)刊以來，一直本著普及電腦知識(shí)、推廣電腦技術(shù)、交流經(jīng)驗(yàn)技巧、促進(jìn)電腦應(yīng)用的辦刊宗旨，注重雜志質(zhì)量。
2013年8月，比特股(Bitshares)項(xiàng)目提出了一種新的共識(shí)算法，即授權(quán)股份證明算法(Delegatedproof-of-stake，DPoS)[22J.DPoS共識(shí)的基本思路類似于“董事會(huì)決策”，即系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以將其持有的股份權(quán)益作為選票授予一個(gè)代表，獲得票數(shù)最多且愿意成為代表的前Ⅳ個(gè)節(jié)點(diǎn)將進(jìn)入“董事會(huì)”，按照既定的時(shí)間表輪流對(duì)交易進(jìn)行打包結(jié)算、并且簽署(即生產(chǎn))新區(qū)塊L31.如果說PoW和PoS共識(shí)分別是“算力為王”和“權(quán)益為王”的記賬方式的話，DPoS則可以認(rèn)為是“民主集中式”的記賬方式，其不僅能夠很好地解決PoW浪費(fèi)能源和聯(lián)合挖礦對(duì)系統(tǒng)的去中心化構(gòu)成威脅的問題，也能夠彌補(bǔ)PoS中擁有記賬權(quán)益的參與者未必希望參與記賬的缺點(diǎn)，其設(shè)計(jì)者認(rèn)為DPoS是當(dāng)時(shí)最快速、最高效、最去中心化和最靈活的共識(shí)算法.
