王日宏，邢聪颖，徐泉清，袁杉杉

1.青岛理工大学 信息与控制工程学院，山东 青岛266520

2.蚂蚁金服，杭州310012

随着比特币[1]的兴起，区块链技术也逐渐引起各界人士的兴趣。区块链综合了密码学、分布式等原理，具有去中心化、可追溯、不可篡改等特性[2]。共识机制作为区块链技术不可或缺的环节，决定着区块链系统的安全性。全节点的交互不需要提前信任其他节点，当某节点提出区块数据后，各节点通过既定的共识机制共同认证和操作数据，通过认证的区块将被加入到区块链中。因此，共识机制在区块链领域占据至关重要的位置。

根据应用场景及用户需求不同，区块链分为公有链、私有链以及联盟链三种。私有链的网络系统归属于特定的组织或机构，数据受限于这些弱中心化机构；公有链对中心化要求最高，允许节点参加链上数据的读写，并能够自由进出网络，其典型共识算法有工作量证明（Proof of Work，PoW）、权益证明（Proof of Stake，PoS）[3]以及授权股份证明（Delegated Proof of Stake，DPoS）[4]等。

联盟链中的节点是事先确定的，并且节点数量较为固定，节点信用度更高。联盟链共识算法分为非拜占庭容错共识算法和拜占庭容错算法。前者主要应用于系统存在故障，但是不存在恶意节点的场景，典型共识算法有Paxos[5]、Raft[6]等；后者应用于伪造信息、恶意响应的场景，在此种情境下，消息可能会被丢失、延迟、重放以及伪造等，典型共识算法有PBFT[7]、HotStuff BFT[8]等。即便是在信任度极高的联盟链中，理论上并不能排除恶意节点或网络环境导致的恶劣行为，况且现有的共识机制大都建立在特定理论假设情况下，例如PBFT共识算法适用于部分同步模式，其在异步模型下仍然面临系统不协调情形[9]。……