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摘 要：介绍区块链共识机制的基本功能，阐述工作量证明（Proof-of-Work，POW）和权益证明（Proof-of-Stake，POS）的基本原理，对比分析两种共识机制的优缺点——POW机制简单、安全，但浪费能源；POS机制环保、共识快，但其安全性缺乏严格的数学证明。

关键词：区块链；共识机制；POW；POS

一般而言，在介绍区块链时都会提到两个核心要点：一是分布式账本，二是拜占庭将军问题（Byzantine Generals Problem）。使用分布式账本目的是让每个节点都能够验证交易，而拜占庭将军问题与账本的一致性有关，即本文要讨论的共识机制（consensus）。

区块链上的共识机制主要解决由谁来记账，以及如何维护账本统一的问题，该问题的理论基础是拜占庭容错（Byzantine Fault Tolerant，BFT）。拜占庭容错从20世纪80年代开始被研究，目前已经是一个被研究得比较透彻的理论，存在解的前提条件及具体实现都有现成算法。本文不打算从BFT说起，因为要分析的是区块链共识机制的演进之路，而中本聪并没有采用BFT，其实在笔者研究比特币伊始，即便在理解了POW（Proof-of-Work，工作量证明方式）机制之后的很长一段时间，并不了解拜占庭将军问题。下文在分析 HyperLedger Fabric的PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerant）算法以及小蚁项目的DBFT算法时再全面阐述拜占庭将军问题及传统分布式一致性算法（PAXOS、RAFT）。

POW

其实“共识机制”一词在这一两年才被频繁使用，以前一般叫证明方式（Proof），因为比特币采用工作量证明方式（POW）。随着大家对分布式账本一致性问题的不断探索，很多算法被提出来，尤其近期有很多项目回归了对传统BFT算法的改进，在算法思路上已经跳出了“证明”的语义，进一步高度概括为共识机制。……