区块链共识算法讲解及发展_paxos ,pos,pbft,algorand那哪个是私有链

本文将介绍

① 主流共识算法，简述算法分类，适用范围，应用场景等
② PoW(Proof of Work) 工作量证明
③ PoS(Proof of Stake) 权益证明
④ DPoS(Delegated Proof of Stake) 委任权益证明
⑤ PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance) 实用拜占庭容错算法
⑥ PAXOS 算法
⑦ RAFT算法

前导. 主流共识算法简述

共识机制是特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲，如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识，但他们都一致认为你是个好人，那么基本上就可以断定你这人还不坏。（摘自百度百科）

共识算法是实现共识机制的方法，目前常见的有PoW，PoS，DPoS，PBFT，PAXOS, RAFT等，主流共识算法可大致分为三类
1）挑战证明(Proof of Challenge)
2）权益证明(Proof of Stake)
3）协商证明(Proof of Negotiation)

挑战证明（Proof of Challenge）

简单地说，就是给所有参与者一个有挑战性的问题，谁能在最短的时间内找到答案，那么他就是这轮公认的决策者。PoW是一个典型的例子，每个参与者都必须计算一个块的哈希值，这个哈希值需要由N个前导0组成，谁找到了这个哈希值，那新的区块就属于谁。

权益证明（Proof of Stake）

简单地说，就是根据参与者所拥有的某种资产或授予的权利，标志在转盘上，然后开始转转盘，转到这对应位置的那个参与者，就是该轮公认的决策者。现在的系统，有的根据拥有币的数量，有的根据贡献的储存空间，有的根据积分奖赏的额度等等，千奇百怪。虽然披着不同的羊皮，但他们都是狼，本质都是权益证明。现实生活中，民主选举投票领导人就是这种逻辑，但权益证明有一定随机性。

协商证明（Proof of Negotiation）

简单地说，就是所有参与者坐在一起，通过多轮对话，协商一个新的决策者。例如PBFT，PAXOS都是属于这种类型，需要多轮交互协议，需要形式化证明协议的可靠性安全性。但交互的次数太多引入了复杂性，给网络宽带资源带来了很大负担，这个一个缺点。现实生活中的民主协商制就是这种逻辑。

为了上述各种类型效率，聪明的人类引入了代表机制（Delegated），不需要所有的参与者都参与最后的决策，而是先选出一些代表，每个代表代理一部分参与者的行使权力，例如DPoS。现实生活中，广大人民群众选出人民代表，召开人民代表大会就是这种逻辑。

共识算法的应用场景

脱离应用场景谈算法是没意义的，每一种算法都有各自适用的场景，到底选择哪个取决于实际环境的网络和数据。通常PoW和PoS是公有链常用的共识算法，而PBFT和RAFT是联盟链和私有链中常用的共识算法，在可信环境使用PAXOS或RAFT。

PoW算法代表：比特币 & 莱特币 & 以太坊
PoS算法代表：Peercion(点点币) & Nxt(未来币)
DPoS算法代表：Bitshare & EOS
PBFT算法代表：HyperLedger fabric0.6

下文按算法出现的时间和流行热度详细讲解

1. PoW(Proof of Work) 工作量证明

这是一种通过工作量抢夺决策权的方案。谈PoW不得不提比特币，比特币带火了区块链，同时将共识算法推向人们的视野中。此处以比特币的运作原理讲解PoW。

比特币提出一个方程式，用前一个区块的哈希值和一个随机数nonce计算一个新的哈希值，新的哈希值必须满足N个前导0的要求。谁能最先找到这个nonce，谁有拥有下一个区块。新的区块赋予这个新的哈希值，再以此推算下一个满足条件的new nonce，如此循环，我们称为挖矿。

要找到适合的nonce必须经过大量哈希碰撞运算，没有捷径解法，能找到适合的n