区块链的体系中有两个核心的组成“部件”，一是密码学，一是共识机制。

在一个分布式的场景下，“链”上的各个节点如何达成一致性，这需要有一个共识机制来解决。

换句话说，就是如何让一个公链上的所有人，快速对一个事实达成共识的方法。

目前主流的共识机制一共有三种，分别是：PoW机制、PoS机制和DPoS机制。

这三种共识机制分别扮演着不同的角色，他们或以公平取胜、或以去中心化见长、又或以确认速度快被普遍认可。

究竟孰优孰劣？我们又应该根据什么来做出评判？

今天COBO钱包创始人神鱼，将以他多年的“挖矿”经验，来深度解答这个问题。

神鱼早在2011年就进入数字货币领域，开始尝试投资比特币和显卡挖矿。还撰写了大量的挖矿教程，带领国内早期矿工参与比特币、莱特币挖矿。

他建立的比特币、莱特币矿池F2POOL（鱼池矿池），是全球最大的综合性矿池。

2011年一个偶然机会，我看到了一份白皮书，放佛打开了新的世界，一开始在上面挖矿。

2013年，我休学创办了中国第一家比特币矿池——“鱼池”，当时拥有全国1/3的算力。

2016年推出了中国第一家以太坊矿池，2017年年初，我们因为计算+外部因素+阿里云内网的问题，导致我们发生了一次巨大的技术意外，造成8000个以太坊的损失。

我们通过技术分析发现，一个庞大的群体在针对数字货币持有者，做着很多的攻击，这种情况下，就很难保证大家安全地使用数字资产。

我们痛定思痛，才推出的COBO钱包，来保证安全。

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区块链发展现状

区块链的发展，一定要从互联网的早期说起，因为区块链是建立在互联网之上的一个技术。

90年代初，互联网的早期基础协议还在准备阶段，基础协议出来之后，随后便出现了上层建筑——浏览器。

浏览器经历了几大版本的更迭，后来出现了搜索引擎、门户网站，以及出现的一些大规模应用。

然后我们经历了从PC互联网时代到移动互联网时代。

2008年的一些白皮书，就已经提出了区块链技术应用的思想，在数字货币之前有很多先例，也做了很多探索，但都因为很多原因，无法解决核心的关键问题。

比特币的出现，其实背后的重要意义是，区块链思想解决了双重支付的问题。

在互联网时代，将文件发送给另外一个人，只是将文件附本发送给对方，并不能保证文件数据的唯一性。

比特币也好、区块链也好，通过技术巧妙地保证了区块的唯一性，也就是保证了双重支付的问题。

2011年比特币底层出现了一个分布式的域名解析系统，使区块链像其他互联网上的应用一样，有了比较早期的应用。最后是应用的爆发、以太坊出现，以及其他数字货币和智能合约的出现。

2017年随着以太坊的普及，智能合约的概念已经基本被大家接受。区块链技术的发展，更多集中在智能合约的迭代和更新，其他数字货币也在逐步发展。

目前区块链（或者说比特币）是处在一个价值互联网的早期，还没有形成一个完整的、统一的标准基础协议的一个阶段，如果类比互联网早期，现在大概是90年代初的阶段。

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主流公有链共识机制

回头看2008—2018年的十年，区块链具体的大应用主要有几大类：

第一类是货币类。比如比特币，毋庸置疑是解决了价值存储等一系列的问题。比特币上面有简单的智能合约，是对智能合约做了一些阉割，只专注做货币类。

在细分领域更好地解决了私密性的问题，而分叉币或者其他币，解决了场景的问题。

第二类是像以太坊提出的智能合约概念。利用区块链的去中心化方式，链上可追溯的链，解决合约生产的关系问题，主要以以太坊、EOS为主。

第三类是分布式存储。2018年下半年，分布式存储可以将数据应用链和底层协议都逐步完善。

目前区块链能落地的，主要是这三大类。

那这三大类在共识机制上有什么不一样的地方？目前来说：

第一大类是PoW机制（工作量证明机制），主要以货币类为主，比如比特币、数字货币，它们需要更严谨地处理数据的一致性问题。

第二大类是PoS机制（股权证明机制），以以太坊、EOS为主。

第三大类是DPoS机制（授权股权证明机制）。

01、PoW机制

PoW从2009年诞生之初到现在，该共识机制解决的核心问题在于：分布式系统里怎么解决一致性的问题。

一致性有两种：

第一种是由于网络延时或者故障导致一部分节点没法正常沟通、通信。

第二种是由于一些节点处在恶意、攻击状态误导整个区块链。

在这个情况下，PoW机制采用的是一种简单的算法，比如通过工作量来证明。

在数字货币早期，比如比特币算法，通过不停地运算，然后找到随机数，也就是我们常说的挖矿。

挖矿的原理就是：暴力破解下一个区块的nonce值，通过不停获取随机数，直到找到这个随机数，生成区块、获取区块，最终形成完整的区块链。

挖矿这个行业这些年经历了怎样的过程？

2009年，比特币刚刚诞生的时候，早期挖矿采用的是非常通用的CPU算法。

2010年初到2011年前后，大家发现GPU里有大量的并行运算核心，于是就到了GPU挖矿的时代。

2012年大家发现，既然GPU采用并行的架构，那么电路里有一个FPGA，可以通过软件的方法模拟，实现GPU的功能。

GPU的单元耗电量很大，而且很多单元对计算没有用处，把这些单元去除掉，在FPGA实现以后，发现性能差不多，而且耗电很低。

所以，FPGA的出现，证明了专用的定制电路，可以通过芯片来生产。于是整个2012年，大家都在探讨怎么做出芯片。

2013年初第一台ASIC的出现，标志着比特币进入了ASIC挖矿时代。

随着ASIC不断演进，逐渐进入了ASIC大规模集群挖矿的时代，通过规范设计保证了热的隔离，实现了稳定、高效的运转。

目前PoW已经实现了超大规模集群式的挖矿，随着一些其他方向的发展，我们发现PoW里面还是有一些弊端。

①追求比较低的能源成本，势必会导致算力集中在能源供应比较丰富的地域，比如新疆内蒙的火电、四川的水电能源，大量能源没办法输送出来，所以这些矿场会集中在这些地方。

②ASIC芯片的垄断。全球有两家大的CPU企业，形成了ASIC芯片的垄断。

笔记君说：

PoW机制全称Proof of Work，即工作量证明机制。我们可以理解为按劳分配。

它是第一代的共识机制，是比特币的基础。为什么说他是按劳分配，因为在PoW的共识机制下，我们付出了多少工作量，就会获得多少报酬，报酬就是比特币等加密货币。

在区块链的世界里，劳动就是你为网络提供的计算服务（算力x时长），而提供这种服务的过程就是“挖矿”。

也就是说，提供得到计算服务越多，获得的加密货币报酬就越多。

PoW机制的优点在于：

① PoW机制本身的很复杂，有很多细节因素，比如：挖矿难度自动调整、区块奖励逐步减半等，这些因素都是基于经济学原理设置的，能吸引和鼓励更多人参与。

② PoW机制，可以吸引很多用户参与其中，特别是越先参与的人，获得会越多，这就促使加密货币在初始阶段发展迅速，节点网络迅速扩大。比如比特币吸引了很多人参与“挖矿”，就是很好的证明。

③ 通过“挖矿”的方式发行新币，把比特币分散给个人，实现了相对公平。

PoW机制的缺点在于：

① 算力是计算机硬件（Cpu、Gpu等）提供的，需要耗费大量的电力。

② PoW机制逐渐发展，算力的提供不再是单纯的CPU，逐步发展到GPU、FPGA、ASIC矿机。

许多用户也从个人挖矿发展到大的矿池、矿场，算力集中越来越明显，这与去中心化的方向背道而驰。

③ 比特币区块奖励每４年减半，当挖矿的成本高于挖矿收益时，人们挖矿的积极性降低，会有大量算力减少。

02、PoS机制

现在挖矿还被大家质疑的一点，就是能源消耗很高，相当于是一个小型国家的耗电水平。

于是很多人就在探索，既然要解决一致性问题，是否还有其他办法？

2012年，就有人提出了PoS的想法，PoS现在有一些具体的映射，比如从货币的时间价值，来让货币的时间价值充分认同。

并且产生PoS的门槛持续降低，因为原来持有一种数字货币，一天只能产生一个币，现在产生的时间在缩短，门槛在降低。同时也满足了其他性能上一些良好的方向。

共识机制里有一个出名的“不可能三角形”，就是要同时满足去中心化、安全、环保。

这就形成了一个悖论，因为大部分只能满足两点，而不是三点，所以需要看有更优化的方案。

最早是PPC采用了PoS的共识机制。

笔记君说：

PoS机制全称Proof of Stake，即股权证明机制，是PPC（点点币）创新的机制。

在PoS机制下，没有挖矿的过程，而是在创世区块内写明股权分配比例，之后通过转让、交易的方式，逐渐分散到用户手里，并通过“利息”的方式新增货币，实现对节点的奖励。

简单来说，就是根据用户持有货币的多少和时间（币龄）发放利息。

PoS的机制的优点在于：

①节能，因为不用挖矿，所以不需要消耗大量的电力和能源。

②更加去中心化。相对于PoW，PoS机制对计算机硬件没有过高要求，人人可挖矿，而且不用担心算力集中导致中心化的出现。

PoS的缺点在于：

①纯PoS的加密货币，只能通过IPO的方式发行，导致“少数人”获得大量成本极低的加密货币。

②PoS机制的加密货币，信用基础不够牢固。

所以多采用的是PoW+PoS双重机制，通过PoW挖矿发行加密货币，使用PoS维护网络稳定。或者采用DPoS机制，通过社区选举的方式，增强信任。

3、DPoS机制

第三大类是基于DPoS机制的共识机制，通过把币进行扩展，将权利通过投票的形式转移给一些代表，类似于现在的董事会制度和议会制度选出一定代表，通过大家的投票形成共识。

DPoS机制的优势是选出代表，这些代表的性能更好，而且共识机制下，代表不会特别多，一般是三位以内。优势在于性能特别棒，能耗特别低。

PoW节点是3万量级，形成一次共识需要非常长的时间，而DPoS只需要三秒钟或者几秒钟，甚至在网络通常的情况能达到毫秒级的优势。

当然它也有弱点：

DPoS有一个比较大的痛点是：每个民众怎么去投票产生这个代表？也就是董事会制度、议会制度，大家应该怎么去参与？大家缺乏一个明确的判断标准。

COBO钱包目前在DPoS里做了一些措施和模型，其中有一款公益钱包，大家将投票权委托给我们，我们来帮大家投票，经过筛选实现一个稳定理想的方式。

COBO钱包目前在DPoS比较成熟的是LBTC，我们搭建的节点，有节点的预算，目前有40—50个节点（全国是100个）。

另一种方式是Masternodes方式。用匿名信通过资金池，将每一个节点通过一定的数字货币抵押形式，形成超级节点。

我们提出Masternodes的概念，好处是维持价格稳定。Masternodes同时需要抵押较多的数字资产，并且有良好的性能节点，所以去中心化程度相对更好一点。

Masternodes比较大的痛点是需要较多的数字货币抵押，而且需要稳定的节点。

笔记君说：

DPoS全称Delegated Proof of Stake，即授权股权证明机制，这是比特股最先引入的机制。

PoS机制的加密货币，每个节点都可以创建区块，并按照个人的持股比例获得“利息”。

DPoS是由被社区选举的可信帐户（受托人，得票数排行前101位）来创建区块。为了成为正式受托人，用户要去社区拉票，获得足够多用户的信任。

类似于股份制公司，普通股民进不了董事会，要投票选举代表（受托人）代他们做决策。

这101个受托人可以理解为101个矿池，用户可以随时通过投票更换这些代表（矿池）。

DPoS机制的优点在于：

① 能耗更低。因为节点数量只有101个。

② 更加去中心化。比特币的算力目前都集中在几个大的矿池，而每个矿池都是中心化的，就像DPoS的一个受托人，因此DPoS机制的加密货币更加去中心化。

③ 确认速度更快。每个块的时间为10秒，一笔交易大概1分钟，完整的101个块的周期大概需要16分钟。

DPoS机制的缺点在于：

① 绝大多数持股人从未参与投票。

② 社区选举不能及时有效的阻止一些破坏节点的出现，给网络造成安全隐患。

这是目前主流的几大类共识机制，一类是PoW的机制，二是PoS机制，也有的是纯PoS机制，比如PPC。

基于PoS演化，形成的第一大类是DPoS，目前主要是在LVCUS上采用，优势性能非常棒，但去中心化程度非常弱。当然，还有出现的一些其他的创新模式。

所以，未来的共识机制会是什么样的？

共识机制一方面解决了一致性的问题，但在保存安全和一致性的情况下怎么去平衡效率、去中心化程度以及如何选择控制机制？

这需要选择具体的数字货币、区块链的应用场景。

目前来看，区块的链应用场景在不断扩展，数字货币未来的共识机制，要看具体某个场景选择所倾向的方向。

所以，未来的共识机制在哪里？还需要看这些链的具体应用场景在哪里，以及如何做到不同性能之间的平衡。

所以：

内容来源：4月27日，由节点财经与BEECOOL主办的“节点共生 GBA全球区块链技术应用大会·2018”上，COBO钱包创始人神鱼所做主题演讲。区块笔记侠作为合作方，经主办方审阅授权发布。

来源：区块笔记侠