什么是区块链算法？

共识算法是指一个系统，它能够让机器或人类在在线环境中协同工作。然而，即使某些参与者发生故障，它也必须确保框架中的所有参与者都能就单一的真实来源达成一致。也就是说，该结构需要能够容错。在一个中心化系统中，一切都由一个组织控制。它们通常很容易实现调整，因为没有复杂的治理结构来促进多个管理部门之间的共识建立。

在分布式系统中，情况就完全不同了。假设我们与一个分布式数据库合作；我们如何决定哪些条目应该被添加？

在人们缺乏相互信任的环境中解决这个问题，可以说是导致区块链发明的一个尤其重要的突破。

共识算法与数字货币

客户端的加密货币金额在一个区块链系统中进行跟踪。每个人（或者更确切地说，每个节点）都需要维护数据库的一个精确副本。否则，你很快就会遇到相互矛盾的数据，这将破坏整个比特币网络的宗旨。

由于使用了公钥，可以防止成员花费他人的资金。网络用户必须有一个单一的信息点来确定资金是否曾经被使用过。

数字货币比特币的创造者中本聪（Satoshi Nakamoto）建议使用工作量证明（Proof of Work）机制来管理用户。我们稍后会讨论 PoW，但现在，让我们先看看目前使用的许多共识算法所共有的特性。

首先，我们需要那些希望贡献区块的用户（我们称这些人为主机）。主机由于必须提供资产，所以要承担风险，这可以阻止他们进行欺诈行为。如果他们作弊，他们将失去他们的赌注。一些例子包括信誉、数字货币和处理能力。

他们为什么要冒资产风险？是的，也有激励措施。它通常由新生成的加密货币组成部分、他人支付的费用或系统的原生加密货币构成。

诚实是我们需要做的最后一件事。我们必须能够识别不诚实。理想情况下，这些参与者创建区块应该代价高昂，而任何人验证它们应该廉价。这确保了普通用户能够监督主机。

共识算法类别

1. 工作量证明 (PoW)

区块链共识技术的老祖宗是工作量证明（PoW）。这个想法已经存在很长时间了，但它最初应用于比特币。验证方法，也称为矿工，通过哈希他们希望添加到工作量证明中的信息来找到一个特定的解决方案。

当数据通过一个称为哈希的函数传输时，会产生一个随机的字符和整数序列。这被称为哈希。但是，当你再次将相同的信息通过它时，结果总是相同的。然而，当你改变一个东西时，你的哈希会显示不同。

通过检查输出，无法确定通过算法输入了什么数据。因此，它们有助于证明你在特定日期之前对信息的熟悉程度。如果你给某人它的哈希值，他们可以在你随后向他们透露信息之前，通过函数运行信息来确保结果是否匹配。

工作量证明方法规定了每个区块被认为是有效的要求。例如，它可以规定只有哈希值以 00 开头的区块才会被承认。矿工只能通过暴力提交来产生一个符合给定组合的结果。

在获得正确的哈希值之前，用户可以通过修改信息中的某些参数来产生替代结果，从而进行每次估算。

重要的区块链设定了非常高的标准。你需要拥有专门的哈希设备（ASICs）的库存，才能与其他矿工竞争，并有机会生成一个授权区块。

挖矿时，这些工具的价格以及为它们供电所需的能源构成了你的所有物。ASICs 只用于挖掘加密货币；它们对任何其他原因都没有用处。挖矿是你收回最初投资的唯一方式，如果你成功地将一个区块添加到区块链中，你将获得丰厚的报酬。

互联网可以轻松确认你是否确实生成了正确的区块。即使尝试了数万亿种可能性，只需要将信息通过一个算法即可获得正确的哈希值。如果它生成了一个正确的哈希值，你的信息就会被批准，你会得到报酬。但是，如果网络拒绝它，你就会浪费精力和时间。

2. 权益证明，或 PoS

作为工作量证明的替代方案，权益证明（PoS）在比特币早期就被提出。在 PoS 系统中，不存在矿工、专用硬件或过多的能源消耗。你只需要一台普通的电脑。

但并非完全如此。你仍然需要投资一些钱。在 PoS 中，资产是内部的，即加密货币，而不是外部的，如能源或设备。每个协议都有自己的一套规则，但总的来说，你需要拥有一笔有限数量的钱才能进行质押。

你的钱随后会被锁定在一个钱包里，这样你在挖矿时就无法访问它。关于哪些交易应该包含在下一个区块中，你通常会与其他主机达成一致。你基本上是在押注哪个区块最终会被选中；协议将做出决定。

根据你的质押，如果一个区块被选中，你可能会获得一部分交易费用。你有机会从你锁定的更多资金中获利。然而，如果你试图通过提议非法操作来欺骗系统，你将失去你质押的部分或全部资金。因此，我们的系统与 PoW 类似，因为保持诚实比欺骗更有利可图。

在大多数情况下，主机获得的奖励不包括新铸造的货币。因此，需要一种不同的方法来发行区块链的原生货币。这可以通过首次分配（ICO 或 IEO）或通过使用 PoW 启动协议然后切换到 PoS 来实现。

到目前为止，绝对的权益证明（Absolute Proof of Stake）只在小型币种中使用过。因此，它是否能成为 PoW 的重要替代方案尚不确定。虽然它在理论上讲得通，但在现实中，它看起来会相当不同。

当 PoS 在一个高价值网络上实现时，该结构就变成了一个具有货币奖励的经济实验。要“破解” PoS 基础设施的唯一方法是尝试在一个活跃的系统中进行尝试，因为任何拥有技能的人都可能只在他们能从中获利时才会尝试。