共识层包括共识算法、共识机制

时间：2022-02-17 15:16:40

共识层包括共识算法、共识机制。共识层能让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效地针对区块数据的有效性达成共识，是区块链的核心技术之一，也是区块链社群的治理机制。目前共识机制算法有数十种，包括工作量证明、权益证明、权益授权证明、燃烧证明、重要性证明等。

其主要原理是在所有节点中随机选出数量有限的代理人节点，由这些节点轮流记账，以代理人的共识作为全网共识。新区块奖励由代理人和投票人共同分享。为了避免恶意节点成为代理人后对区块链造成不良影响，DPoS机制需要在一定时间后重新选举代理人。DPoS目前已经具有成熟稳定、吞吐量高的优点。只需代理节点达成共识即可确认交易，其交易频次甚至可以达到中心化的Visa结算规模。

图1所示为区块链通用层次化技术结构，自下而上分别为数据层、网络层、共识层、控制层和应用层。其中网络层是区块链信息交互的基础；数据层包括区块链基本数据结构及其原理；共识层保证节点数据的一致性，封装各类共识算法和驱动节点共识行为的奖惩机制；控制层包括沙盒环境、自动化脚本、智能合约和权限管理等；应用层包括区块链的相关应用场景和实践案例，通过调用控制合约提供的接口进行数据交互。

共识层主要包含共识算法以及共识机制，能让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效地针对区块数据的有效性达成共识，是区块链的核心技术之一，也是区块链社群的治理机制。目前至少有数十种共识机制算法，包含工作量证明、权益证明、权益授权证明、燃烧证明、重要性证明等。数据层、网络层、共识层是构建区块链技术的必要元素，缺少任何一层都不能称之为真正意义上的区块链技术。

PoX（ProofofX）类共识需要节点提供某种证明，才能以一定概率获得记账权，常被应用在公链中。最经典的PoW，即工作量证明，与比特币一同诞生，通过暴力求解SHA256问题提供工作量证明，最先求解的节点获得记账权，多个节点获得记账权的情况下，经过时间的推移，处于最长链上的区块的矿工是最终的记账者。PoW机制在比特币上运行十多年没有出现过致命的问题足见其健壮性，但过高的资源浪费和过低的效率催生了新的共识机制。

我们知道比特币之所以被人们津津乐道并且疯狂投资，主要还是在于其底层逻辑，表面是运用了区块链技术，但其实内核还是“共识机制”。一个好的机制可以让所有应用生态自动运行，“机制即正义”这句话并非没有道理。而在大陆地区清理比特币大型矿场之时，比特币的“共识机制”就已经被贴上了耗能、不环保、不可持续发展的“帽子”，这违背了全球的发展趋势，违背了“碳中和”的伟大愿景。

区块链能够打造开放的、去中心化的系统，但链上节点的多元化提升了系统的治理难度。在设计与构建区块链的过程中，开发者会根据其定位与目标，设计区块链的治理与奖励机制——共识机制。共识机制是每一个链上节点必须遵守的准则，基于共识机制，区块链能够实现系统自治与链上节点共治的统一。常见的共识机制有PoW（工作量证明）、PoS（权益证明）、DPoS（代理权益证明机制）、PBFT（拜占庭容错）等。

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