区块链的共识机制有什么作用和意义呢(区块链的共识机制有什么作用和意义论文)

区块链是一个分布式(去中心化)的系统，可以追溯历史，不可篡改，解决了多方的互信问题。 分布式系统必然会面临一致性问题，解决一致性问题的过程称为共识。 分布式系统的一致性依赖于可靠的一致性算法，它通常解决分布式系统中哪个节点发起一个提议，以及其他节点如何就这个提议达成一致的问题。 根据传统分布式系统和区块链系统的不同，我们将一致性算法分为可信节点间的一致性算法和不可信节点间的一致性算法。 前者已经在现有流行的分布式系统中得到深入研究和广泛应用，其中Paxos、Raft及其相应的变体是最著名的算法。 对于后者，虽然已经研究了很长时间，但直到近年来区块链技术的发展，相关的一致性算法才得到广泛应用。 根据应用场景的不同，后者又可分为以PoW(工作证明)和PoS(利害关系证明)为代表的公有链的共识算法和以PBFT(实用拜占庭容错)及其变种为代表的联盟链或私有链的共识算法。 工作量证明PoW算法是比特币系统采用的算法，是W.Dai在1998年设计B-money时提出的。 目前以太坊系统也采用PoW算法进行共识，但由于以太坊系统产生方块的速度更快(15秒左右)，所以更容易产生方块。为了避免大量节点白白跑来跑去，以太坊提出了大叔区块奖励机制。 POS算法最早由SunnyKing在2012年8月发布的PPC系统中实现，以太坊系统一直对PoS情有独钟，并计划在未来用PoS取代PoW作为其共识机制。 PoS算法及其变种可以解决PoW算法被诟病浪费计算能力的问题，但还没有得到足够的验证。 PBFT算法由Miguel Castro和Barbara Liskov在1999年的OSDI99会议上首次提出，它比原有的拜占庭容错算法具有更高的运行效率。 假设系统中有n个节点，PBFT算法可以容忍系统中有f个恶意节点，3F+1不大于n 虽然随着系统中节点数量的增加，PBFT共识算法可以容忍更多的拜占庭节点，但其共识效率确实以极快的速度下降，这也是为什么我们可以看到使用PBFT作为共识算法的系统中很少有超过100个节点的原因。 无论是PoW算法还是Pos算法，其核心思想都是通过经济激励鼓励节点为系统做出贡献，通过经济惩罚阻止节点作恶。 为了鼓励更多的节点参与共识，公链系统通常会向对系统运行有贡献的节点颁发token。 联盟链或私有链与公有链的区别在于，联盟链或私有链的参与节点通常希望从链中获得可信的数据，这比通过记账获得激励要有意义得多，因此他们更有义务和责任维护系统的稳定运行，通常参与节点数量较少。PBFT及其变种算法正好适合联盟链或私有链的应用场景。