为什么区块链不能没有共识算法

关于共识算法的信息很难找到，即使它们构成了区块链技术的主干。这些算法对于确保分布式分类账平稳运行至关重要，没有它们，区块链将不再被认为是去中心化的。让我们来探索其中的一些算法。

什么是共识算法？

“共识算法”是计算机科学中用于在分布式过程系统之间就单个数据值达成一致的过程的名称——完全符合区块链的分布式分类账框架。

在区块链中，共识算法的作用是建立在一系列节点上的网络中获得一定程度的可靠性。这意味着，如果设置了一个事务，该算法将启动跨网络的通信，以验证操作是否可以进行。同样的过程也适用于在区块链或同步网络机器上创建数据的新节点，以确保整个共识意见的一致性。

共识算法还必须足够智能，能够预测网络中的通信故障。自动地，算法将假设一些进程和系统将不可用，并且一些通信将因此丢失。为了解决这个问题，协商共识算法必须是容错的，并致力于从网络中的大多数机器中获得预先指定的协商共识。

共识的重要性

共识算法对于确保区块链完全去中心化至关重要。由于区块链的分散性，永远不会有一个中央权力机构来核实和更新带有交易和新数据的分类账。因此，网络中的涉众必须在对等的基础上决定将哪些事务添加到区块链。

如果没有能够自动与网络上所有相关机器通信和验证新事务的智能算法，在广泛分布的分类账中实现协商共识的过程是不可能的。

如果没有合适的共识算法，分散式的系统将不得不让位给一个集中的权力，这个权力在一个地方保存和处理数据——这使得它存储的信息很容易受到数字攻击或被设法进入其位置的人篡改。

当代的方法

并不是所有区块链都是生来平等的，并且根据它们所使用的共识算法的类型差异很大。

工作量证明（Proof-of-Work， PoW）：由比特币、Ethereum和Litecoin等常见的加密市场名称实现，PoW方法是采用的第一种共识算法，目前被广泛使用。

BlockgeeksPoW提供的图表是一个简单的结构，并被认为是高度抗网络攻击的。这种方法完全依赖于网络中每个成员的计算能力来解决问题，并在确定事务时达成一致。

PoW需要网络的输入，这使得它很难被黑客攻击（首先，任何成功的攻击都需要整个网络51%的哈希率），但这也使得共识性算法在功耗上极其浪费。据估计，比特币每年消耗29TWh的能源，相当于摩洛哥全国每年的能源消耗。

因此，许多业内专家认为，虽然POW是可靠的， 但它已经有点老了，而且据说埃瑟伦等公司已经在探索维护其分散化价值的替代措施。

权益证明（PoS）被认为是区块链王位的继承人（至少被ethereum0认为是），PoS的行为更节能，更分散，是共识性算法的化身。

从PoW到PoS的转变表明了另一种方法的潜力。

当PoW需要网络的参与来共同构建节点时，PoS根据概率进行操作。区块链理事会对PoS的总结如：“权益关系的证明依赖于选择验证器的概率模型，其中验证器得到要解决的块的概率与它们为保护网络而进行的赌注的大小成正比。”如果验证方发现有任何不当行为，就可以将被冻结的以太币作为抵押品。基本的数学难题类似于工作证明。然而，问题的复杂性大大降低了。

拜占庭容错（BFT）：这个名字来自一个古老的数学难题，“拜占庭将军问题”。这种达成共识的算法很大程度上是基于大规模协调的。在这个难题中，一系列拜占庭将军用他们各自的军队包围了一座城市——他们必须就进攻或撤退的时间达成一致。如果将军们不能达成共识，那么军事行动将演变成一场灾难。

共识性算法的创建者发现拜占庭将军的问题和在分布式账本中找到一致性之间存在联系。在一些需要链内聚的应用程序中，例如在数字资产管理平台中，在网络之间创建快速通信字符串的行为构成了所使用的区块链的基础。

BFT方法的好处是它是一种可伸缩的低成本解决方案。然而，这仍然是一个小众的方法，尚未赢得同行的信任。

改进的余地

就目前区块链的使用而言，上市的共识算法可能是市场的领导者，但对于那些希望改进现有模型的组织来说，还有很大的空间。

例如，区块链安全启动公司REMME创建了一个“服务证明”协商共识算法，旨在解决其前身的缺陷。正是通过使用“主节点”，确保一致性和容错性，主节点负责促进区块链上公钥的注册和撤销，并监督事务到链上其他块的转换。

通过使用主节点，服务证明协商一共识算法保持了严格的安全性，同时减轻了网络其他部分的能源负担，使得区块链比以前的方法更可靠、更环保。

虽然工作证明仍是当今许多最流行的区块链加密货币的基石，但以太坊对其过时的框架感到不安，这在某种程度上表明，在寻找正确的共识算法以推动该行业向前发展方面，企业之间出现了一场“淘金热”。

就像对拜占庭守卫的围攻一样，我们可能在等待一种算法控制局面，并将自己作为其他算法效仿的蓝本。