共识算法 POW/POS

战俘/POS

在区块链系统中，共识算法是区块链维护数据安全、不可篡改、透明的关键技术。共识机制是区块链的灵魂，是构建区块链信任的基础。

区块链项目选择使用哪种共识机制，决定了项目能否建立完善的激励机制，从而激励更多的节点参与到项目中，从而提高系统的去中心化程度。

工作量证明机制（POW）

POW共识机制以算力决定记账权，获得记账权的概率根据持有的算力占总算力的百分比来确定。节点需要不断地消耗算力进行哈希计算，以找到想要的随机数。验证节点称为“矿工”，随机数查找过程称为“挖矿”。 “挖矿”具有三个重要功能：发行新货币、维护系统支付功能、通过算力保证系统安全。

股权证明（POS）

POS共识机制通过持币数量和持币时间来决定记账权。持币数量和持币时间占系统总量的百分比决定了获得记账权的概率。

混合证明机制

工作量证明机制POW用于发行新币，权益证明机制POS用于维护网络安全。比较典型的是以太坊采用POW+POS混合共识机制。

各共识机制优缺点对比

工作量证明 POW 共识机制

POW共识机制的优势：

算法简单，节点可自由进入，去中心化程度高；

破解系统需要掌握至少51%的算力，需要投入大量资金，安全性极高；

区块生产者的选择是通过节点求解哈希函数来实现的，整个过程不需要人工参与。

POW共识机制的缺点：

为了保证去中心化比特币采用了pow共识算法，很难缩短区块确认时间；

可扩展性弱，TPS低；

随着确认数量的增加，达成共识的概率也呈指数级增长。

为了保证交易的安全性，一笔交易只有在产生6个新区块后才能在全网得到确认，即一笔交易的确认延迟时间约为1小时。这不能满足现实世界中对交易实时性要求高的应用场景。

另一方面，POW 共识算法带来了大量硬件设备和能源的浪费。随着比特币价值的提升，比特币的算力竞争已经经历了挖矿、GPU挖矿、FPGA挖矿比特币采用了pow共识算法，进入到摆满ASIC专用芯片矿机的巨型工厂挖矿阶段。

截止到今天，整个比特币网络的算力已经从创世区块的7MH/S左右提升到今天的49.63EH/S左右，比特币的算力增长了7万亿倍。

目前使用POW工作量证明机制的代表有：比特币、比特币现金、比原链等。

Stake Proof POS 共识机制

POS共识机制的优势：

无需消耗能源和硬件设备；

缩短了区块的生成时间和确认时间，提高了系统效率。

POS共识机制的缺点：

实施规则复杂，人为因素多，容易出现安全漏洞；

与 POW 共识机制一样，随着确认次数的增加，达成共识的可能性也成倍增加。

POS 共识机制的致命弱点在于对币龄的依赖。攻击者在积累了较长的币龄后，挖矿难度大大降低，很容易对系统发起双花攻击。

目前使用工作量证明机制的POS代表：Future Coin。