肖冰冰 李 政 李笑若 祝丙南 金晨光

（1.河南大学软件学院 开封 475001）（2.河南省智能网络理论与关键技术国际联合实验室 开封 475001）

1 引言

区块链本质是一种分布式数据库，具有去中心化、不可篡改、可追溯、多方共同维护等特点［1］。它通过数字加密、共识算法、分布式存储、P2P协议等多种技术，共同维护全网数据的一致性和有效性［2~4］。通过应用区块链技术，可以在互不信任的多方间无需任何第三方机构实现可信、对等的价值传输。由于点对点网络存在较高的网络延迟，各个节点所观察到的事物先后顺序不可能完全一致，所以在基于区块链技术的应用中，最核心的问题就是如何在去中心化的环境中达成信息的一致性。

共识算法作为区块链的核心技术，其作用是为了解决拜占庭将军问题，使各节点在没有中心管理机构的情况下，遵循一定的规则实现自治，达成提案的最终一致性。共识算法的优劣直接影响着基于区块链技术应用系统的安全和性能。在2008年，中本聪在《比特币：一种点对点式的电子现金系统》中，采用工作量证明［6］（Proof of Work，PoW）解决了系统中存在的女巫攻击［7］问题，实现了节点间的一致性共识。然而，以PoW为基础的加密货币可能会遭受双重支付攻击。为降低风险，交易的完成通常需要六个确认区块，这使得拒绝服务攻击（DoS）［8］成为可能，2015年7月，即发生了一次针对比特币网络的洪泛攻击［9］。另外，PoW资源浪费严重，并且若节点将彼此的算力联合组成矿池，易出现算力中心化和51%攻击等问题［10］。……