一种新的适用联盟区块链的共识算法介绍
区块链技术中的共识算法及其原理
区块链技术中的共识算法及其原理随着区块链技术的发展，共识算法成为了其中的重要组成部分。
区块链的共识算法解决了分布式系统中的一致性问题，确保了网络中各个节点对于交易记录的一致认同，保障了区块链的安全和可信度。
在本文中，我们将介绍几种常见的区块链共识算法及其原理。
1.工作量证明（Proof of Work，PoW）工作量证明是目前最为常用的共识算法之一，也是比特币所使用的共识机制。
其原理是通过节点完成一定量的计算工作来解决一个数学难题，将解题的难度设定在一个很高的水平上。
当一个节点解出这个难题后，便可以发布自己所挖到的区块，并获得一定数量的奖励。
其他节点会对该区块进行验证，验证通过后会接受并将其添加到区块链中。
由于该算法需要大量的计算力，因此比特币网络中拥有最多算力的节点将成为区块链网络的控制者。
2.权益证明（Proof of Stake，PoS）权益证明是另一种常见的共识算法，它与工作量证明有所不同。
在权益证明中，节点的产生权重是根据其拥有的代币数量来分配的，即拥有更多代币的节点具有更大的产生权重。
相比于工作量证明，权益证明更加节约能源，并且减少了对于计算资源的竞争。
由于权益证明中没有矿工的角色，所以不需要进行挖矿，而是通过轮流出块的方式来决定谁可以添加下一个区块。
权益证明也可以进一步分为多种不同的变种。
3.权益证明和工作量证明的结合（Proof of Stake and Proof of Work，PoS/PoW）为了充分发挥权益证明和工作量证明的优势，一些区块链项目将两种算法进行了结合。
具体来说，权益证明用于选举出验证者，而工作量证明用于选举出出块者。
这样可以在一定程度上克服每种共识算法的缺点，提高整个区块链网络的安全性和效率。
4.权益证明和古典共识（Proof of Stake and Classical Consensus）除了前面提到的共识算法外，还有一种将权益证明和古典共识机制相结合的算法。
区块链共识算法研究综述
区块链共识算法研究综述近年来，区块链技术以其去中心化、不可篡改等特性，逐渐发展成为一种颠覆性的技术。
作为区块链技术的核心之一，共识算法是确保网络节点间达成一致的重要机制。
在这篇文章中，我们将对区块链共识算法进行综述，介绍几种常见的共识算法及其优缺点。
1. 工作量证明（Proof of Work）工作量证明是比特币采用的共识算法，也是最早被广泛应用的共识算法之一。
在工作量证明中，矿工通过解决一道复杂的数学难题来竞争生成新的区块，并获得相应的奖励。
这道数学难题需要大量的计算能力和时间成本，同时产生了大量的电力消耗。
尽管工作量证明具有安全性高、去中心化程度强的优点，但也存在着能源浪费和环境污染等问题。
2. 权益证明（Proof of Stake）权益证明是一种相对环保的共识算法，它通过每个持币者的持币数量来确定下一个出块者。
持币者在选择出块者时，会考虑到持币者们在网络中阳光行为的程度。
权益证明能有效降低能源消耗，提高交易速度，并减轻对大量计算能力的依赖。
然而，权益证明也存在财富集中化的问题，富豪会更容易成为下一个出块者，导致网络不够去中心化。
3. 共同共识（Delegated Proof of Stake）共同共识是一种委派式的权益证明共识算法，在这种算法中，持币者可以选择代表进行网络验证和出块，这些代表通常由持币者投票选举产生。
委派节点的数量相对较少，可以提高网络的交易速度。
然而，共同共识也存在类似权益证明的财富集中化问题，同时还有可能产生代表行为不端的风险。
4. 实用拜占庭容错（Practical Byzantine Fault Tolerance）实用拜占庭容错是一种具有高度容错性质的共识算法。
它能够在网络中存在最多 f 个拜占庭节点的情况下，仍然能够保持一致性。
实用拜占庭容错通过多个阶段的投票和回滚机制来达到共识状态，保证了系统的安全性和正确性。
然而，实用拜占庭容错也面临着一些问题，如通信成本较高和扩展性限制等。
POW——区块链共识算法
POW——区块链共识算法区块链是一种去中心化的分布式账本技术，其核心特点是安全、透明和不可篡改。
在区块链的运行过程中，一致性算法是确保系统正常运行的基本要素之一、共识算法是区块链系统中不可或缺的核心组成部分，负责确保不同节点之间的数据同步和一致性。
在区块链系统中，共识算法的作用是通过让网络上的所有节点在没有可信第三方的情况下就一些事务达成一致意见，从而确保系统的可靠性和安全性。
而共识算法的选择会直接影响到区块链系统的性能、安全性和效率。
目前，区块链系统中常见的共识算法主要有 POW（Proof of Work）、POS（Proof of Stake）、DPOS（Delegated Proof of Stake）、PBFT （Practical Byzantine Fault Tolerance）、PoA（Proof of Authority）等。
POW（Proof of Work）是一种最古老的共识机制，通常用于比特币等加密货币的区块链系统中。
POW算法的核心思想是通过大量计算复杂的数学题目来竞争获得出块的权利，即通过解决难题证明计算量来获得权益。
这种算法消耗大量的计算资源和电力，因此被批评浪费资源。
但由于其在比特币等加密货币中的应用较广泛，因此仍然被广泛使用。
POS（Proof of Stake）是一种相对较新的共识机制，与POW算法相比，POS算法基于持有的代币数量来确定出块权益。
在POS系统中，节点的权益与其持有的代币数量成正比，因此具有更高的效率和节能优势。
POS算法可以有效减少计算资源的浪费，提高了整个系统的速度和效率。
DPOS（Delegated Proof of Stake）是POS算法的一种变种，它通过代表节点（委派代币持有者）的方式来确定出块权益。
在DPOS系统中，代表节点会轮流出块，从而减少了网络中出块节点的数量，提高了系统的效率和安全性。
PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）是一种拜占庭容错的共识算法。
区块链知识：区块链共识算法解析与评价
区块链知识：区块链共识算法解析与评价随着区块链技术的不断发展，越来越多的应用场景和新型应用模式在逐渐成熟。
而要保证区块链技术的可靠性和安全性，共识算法是至关重要的一环。
本文将结合区块链共识算法的解析与评价，对于区块链技术的发展提供一些思考。
一、什么是区块链共识算法对于区块链技术来说，共识算法是保证区块链交易可靠性和安全性的基础。
区块链上的每一笔交易都需要经过验证，而共识算法就是用来验证这些交易的。
共识算法是指网络中的所有节点达成共识的一种算法，确保每一笔交易都是被确认的，并在整个网络中被广泛地承认。
共识算法决定了验证交易的方式，它可以保证交易的可靠性与安全性，同时也可以防止双重支付等恶意行为。
目前，常见的共识算法包括POW、POS、DPOS、PBFT等。
二、区块链共识算法的解析1、POW（Proof of Work）共识算法POW机制是比特币最初采用的共识算法。
它的原理是通过计算复杂的数学问题（Hash函数）来获得解决方案的难度。
该解决方案被广泛认可后，可以获得新的比特币奖励，同时将交易记录写入区块链中。
但是，POW共识机制也有其缺点--高度耗能。
由于需要大量计算和能源消耗，会对环境造成巨大的损害。
2、POS（Proof of Stake）共识算法POS和POW相比，具有更低的能源消耗。
这是由于POS采用的是数字货币持有人来验证交易，而不是通过计算复杂的Hash函数。
POS工作模式中，每个节点必须持有一定数量的数字货币（如1%），并用其作为保证金。
然后，他们将验证交易并产生新的区块。
显然，持币者不会对自己的资产造成任何伤害，因此POS机制具有非常安全的特性。
3、DPOS （Delegated Proof of Stake）共识算法DPOS是基于POS非常类似的共识机制。
不同点在于，它依赖于少数权威节点的验证，而不是所有持有货币的人。
权威节点可以通过投票被选出来，代表网络中的其他节点验证交易和新的区块。
区块链技术的共识算法解析
区块链技术的共识算法解析区块链技术是一种新型的分布式账本技术，它具有去中心化、可追溯、不可篡改等特点。
在区块链上，交易数据被记录在区块中，并通过共识算法的验证和确认，确保交易的真实性和安全性。
共识算法是区块链技术的核心部分，它决定了区块链的安全性、效率和可扩展性。
本文将对区块链技术中的共识算法进行解析和分析。
一、共识算法的概念和分类共识算法是指在分布式环境中，为了保证系统安全、可靠和高性能而进行的一系列处理和决策过程。
在区块链技术中，共识算法的作用是确保节点之间的交易数据达成共识，以及验证和确认新区块的产生。
目前，区块链技术中常用的共识算法主要有以下几种：1.工作量证明（PoW）工作量证明是比特币使用的共识算法，也是最早的共识算法之一。
PoW 的基本思想是通过使用计算复杂度很高的问题，来防止攻击者篡改交易数据和产生新的区块。
在比特币系统中，计算问题被称作“挖矿”，通过破解这道数学难题来获得新的比特币。
同时，PoW也存在着高能耗、低效率等缺点。
2.权益证明（PoS）权益证明是一种颇受欢迎的共识算法，它用来确保持币人对网络的控制权和抉择权。
在PoS中，节点的权益和持币量成正比，持有更多代币的节点就有更大的选择新区块的机会，同时还会获得相应的奖励。
与PoW不同的是，PoS具有更低的能耗、更高的系统效率和高可扩展性。
3.权益证明加工作量证明（PoW+PoS）PoW+PoS是一种结合了PoW和PoS的共识算法，它的主要思想是通过PoW来保证公正性和安全性，通过PoS来提高效率和可扩展性。
在这种算法中，节点必须完成PoW计算才能开始PoS验证，同时也必须拥有一定的代币数量才能参与PoS投票。
4.股份授权证明（DPoS）DPoS是一种通过选举代理节点来执行共识的算法。
在DPoS中，持币人将自己的代币授权给代理节点，代理节点将参与计算的权利出售给持币人，并用代表自己的权益进行投票。
通过进行持币人投票，选举出来的代理节点将参与新区块的产生。
了解区块链技术中的共识算法及其应用场景
了解区块链技术中的共识算法及其应用场景区块链技术是一种去中心化的分布式账本技术，它的出现颠覆了传统的中心化数据管理模式。
在区块链中，共识算法是确保网络中的节点能够就事务顺序达成一致的重要机制。
本文将深入探讨区块链技术中的共识算法及其应用场景。
一、共识算法的概念及背景共识算法是指在去中心化网络中，通过网络中的参与者对交易进行验证并达成一致的算法。
在传统的分布式系统中，常用的共识算法有拜占庭容错算法和拜占庭共识算法。
然而，在区块链技术的广泛应用中，共识算法面临了更多的挑战，例如网络中存在恶意节点、节点可能出现故障等。
二、区块链技术中的共识算法1. 工作量证明（Proof of Work，PoW）工作量证明是最早应用于比特币的共识算法。
在工作量证明算法中，网络中的节点通过解决一个数学难题来竞争验证交易并获得奖励。
这个数学难题需要大量的计算资源，从而保证网络中每个节点在投票验证时都需要经过一定的计算量。
虽然这个算法在比特币中取得了成功，但它存在着能源消耗大、低效等问题，还容易导致算力集中于少数大型矿工的情况。
2. 权益证明（Proof of Stake，PoS）权益证明是另一种常见的共识算法，它认为拥有更多货币的节点更有可能诚实验证交易。
在权益证明算法中，节点通过抵押一定数量的货币来获得验证交易的权利。
这样的设计旨在鼓励用户持有和支持网络，同时降低了能源消耗。
然而，权益证明算法也存在一些问题，如富者恒富和潜在的“51%攻击”。
3. 委员会证明（Delegated Proof of Stake，DPoS）委员会证明是基于权益证明算法的一种改进，它通过代表网络进行投票的委员会来验证交易。
委员会成员由持有货币的用户通过投票选出，选出的委员会成员会轮流担任出块节点，来验证交易并维护网络安全。
委员会证明算法提高了交易处理速度和可扩展性，并减少了能源消耗和中心化的风险。
三、共识算法的应用场景1. 金融领域共识算法在区块链技术的金融应用中具有重要作用。
POW——区块链共识算法
POW——区块链共识算法POW（Proof of Work，工作量证明）是一种区块链共识算法，用于解决去中心化网络中的双重花费和篡改问题。
本文将详细介绍POW算法的原理、应用和优缺点。
一、POW算法原理POW算法的核心思想是通过消耗一定的计算量和资源来证明一些节点在网络中执行了一定的工作。
具体而言，当一个节点想要提交一个新的交易或区块时，需要解决一个难题，即找到一个合适的随机数（Nonce）使得经过哈希计算以后的结果满足一定的条件。
这个条件通常是要求哈希结果的前几位是0。
因为哈希函数的不可预测性，所以只能通过不断尝试不同的随机数来找到符合条件的结果。
而找到这个结果需要大量的计算量和时间。
二、POW算法应用1.比特币比特币是最早采用POW算法的区块链项目之一、比特币的POW算法基于SHA-256哈希函数，要求哈希结果的前几位是0。
矿工通过竞争来解决这个工作量证明问题，第一个找到符合条件的Nonce的矿工即可获得记账权，并获得一定数量的比特币作为奖励。
2.以太坊以太坊也采用了POW算法作为其共识机制，但与比特币不同的是，以太坊的POW算法是基于Ethash函数。
Ethash函数结合了内存和计算之间的平衡，旨在提高算法的ASIC抗性，从而防止矿机垄断。
三、POW算法优缺点1.优点（1）安全性高：POW算法通过消耗大量的计算资源来保证网络的安全性，攻击者需要掌握网络51%的计算资源才能进行双花攻击。
（2）去中心化：POW算法通过竞争来选择记账人，无需中心化机构的参与，实现了去中心化。
2.缺点（1）能源浪费：POW算法需要大量的计算资源和能源来进行计算，因此被批评为能源消耗高、不环保。
（2）算力集中：随着比特币和以太坊等主流区块链项目的发展，矿机垄断成为现实。
拥有大量算力的少数矿工往往能够垄断记账权，导致网络的去中心化程度下降。
四、POW算法的未来发展随着区块链技术的发展，人们对POW算法的能源消耗和环保性提出了质疑。
区块链的共识算法一文读懂其如何确保数据的一致性
区块链的共识算法一文读懂其如何确保数据的一致性区块链是一种分布式账本技术，可以确保数据在网络中的安全传输和存储。
在区块链网络中，数据一致性是至关重要的，而共识算法是实现数据一致性的核心机制。
本文将介绍区块链的共识算法，并解释其如何确保数据的一致性。
一、共识算法简介共识算法是区块链网络中用于解决不同节点对账本中数据的认可和一致性问题的机制。
在传统的中心化网络中，数据的一致性由中心化机构或第三方信任机构负责维护和验证。
而在区块链网络中，由于没有中心化的第三方机构，需要通过共识算法来解决数据一致性的问题。
二、PoW共识算法PoW（Proof of Work）是最早被应用于比特币的共识算法。
PoW通过消耗大量的计算资源来解决复杂的数学难题，从而保证了数据的一致性。
在PoW中，每个节点通过解题竞赛的方式来争夺记账权，第一个解出难题的节点将获得记账权，并将其结果广播给其他节点。
其他节点确认该结果无误后，共识达成。
三、PoS共识算法PoS（Proof of Stake）是一种基于权益证明的共识算法。
在PoS中，记账权不再通过计算资源的消耗来获取，而是根据节点持有的数字货币数量来决定。
节点持有更多货币的概率更高获得记账权。
这种方式避免了大量的能源浪费，提高了区块链网络的效率。
四、DPoS共识算法DPoS（Delegated Proof of Stake）是PoS的一种改进版本。
在DPoS 中，节点持有者可以将自己的权益代理给其他节点来代表其参与记账。
每个节点持有者可以通过投票选举出一定数量的代表节点，这些节点负责验证交易并生成新的区块。
DPoS在一定程度上提高了区块链网络的效率和可扩展性。
五、共识算法的特点与发展趋势共识算法在不同的区块链平台上有着不同的应用。
它们各自具有自己的特点和适用场景。
例如，PoW算法具有高度的安全性，但能源消耗大；PoS算法则强调持有者的参与度和资金量。
未来，随着区块链技术的发展和应用场景的不断拓展，共识算法也将进一步创新和优化。
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一种新的适用联盟区块链的共识算法介绍北京知金链网络技术有限公司叶季青
一、背景介绍
二、随机数共识推举方法
三、工程实现问题
汇报内
容
一、背景介绍
区块链技术是当前人们研究的热点技术，因去中心化
并实现不可更改的记账而为金融、证券、存证等行业所重
视。
（一）联盟链作用特点区块链可以分成三类：公有链、联盟链和私有链。
公
有链无中心服务器，参与公有链的节点可以按照系统的规
则自由接入网络，节点之间基于共识机制开展工作。
比特
币就是典型的公有链。
联盟链是由预先设定参与成员的节
点组成，节点网络接入和退出在联盟内进行。
私有链一般
建立在某个企业内部，系统的运作规则根据企业要求进行
设定，进入私有链的成员仍然是由中心控制和制定的。
公有链、联盟链和私有链这三种区块链的类型中，只有公有链真正解决了信任问题，联盟链和私有链还是建立在一定的信任机制的基础之上进行的。
而正因为公有链通过挖矿这种消耗的性能也不可小觑，公有链是这三种类型的区块链中性能最低的。
区块链技术综合运用了网络、数据库、密码等技术，包括区块设计、共识算法确定记账者、区块生成、区块挂账等环节，其中记账者确定是重要环节。
记账者的确定过程应该满足共识和公正的要求。
（二）共识算法的作用
作为汉语中的一个词组，共识意思是“共同的
认识”，指不同利益的人所寻求的对价值、理想事
物的相同认识、广泛的共同认识。
在计算机系统里，
共识机制，就是在一个时间段内对事务处理的前后
顺序达成共识的一种算法。
区块链，特别是公有链
和联盟链，作为多组织节点完成一种统一排列顺序
的存储数据结构记账事务，必须要在一定的共识机
制支持下，达成一种业务数据顺序来构建统一的数
据账本。
共识机制是区块链技术的重要基础。
（三）适合联盟链共识算法的要求
区块链共识机制的目标是使所有的诚实节点保存一
致性记账，同时满足两个性质：
1、一致性。
所有诚实节点保存的区块链账本同样高
度的区块必须一致。
2、有效性。
由某诚实节点发布的信息终将被其他所
有诚实节点记录在自己的区块链账本中。
比特币推举记账者的信任机制采用工作量证明方法，即采用“挖矿”的方式，谁率先完成满足一定条件的计算，谁就是记账者。
“挖矿”增加了发送信息的成本，降低节点发送消息速率，保证在一个时间只有一个节点(或是很少)在进行广播。
目前比特币的“挖矿”推举记账者的信任
机制，是唯一满足随机、公开、共识的要求。
由于比特币确定记账者需要进行大量耗时计算，是效率不高的确定记账者的方法，不适应联盟链的要求。
目前的联盟链推举记账者的方法并不随机，因而带有中心化的特征。
二、随机数共识推举方法
（一）基本原理
基本原理是联盟的每一个成员（联盟各成员的节点服务器或终端，也称节点），随机产出一个随机数，每个成员将收到的其它所有成员的随机数与自己的随机数累加后计算平均值，离平均值最近的随机数的成员，就是被随机公开推举的记账者。
如果有多个成员的随机数离平均值同样最近，它们之间按此方式再进行一次推举。
通过递归，最终推举一位记账者。
这个方法效率高，随机、公正、公平，适合联盟链节点推举记账者的作用，并且对于联盟链的去中心化具有重要意义。
BCCR（blockchain consensus by random）。
1、一维随机数共识推举方法；
2、多维随机数共识推举方法；
3、随机数共识推举方法。
（二）联盟组成和要素
1、成员。
有N个成员，分别记为P
1、P
2
、…、P
i
、…、P
N
；设Z为
一次推举时在线的实际成员数，有Z≤N；P为成员中待推举的节点。
2、随机数。
一次随机推举时，记任意一个成员P
i
所产生的随机
数为x
i ，即P
i
持有x
i
，i=1、…、m
Z
；m
i
≤B。
B可选值2e,e为用
适量整数，方便取模运算。
3、随机数平均值。
一次推举各成员所举随机数的平均值为M。
4、时间与时限。
设一次推举开始时间T
k
、每次推举的时间间隔
△=T
k+1–T
k
、各节点随机数产生的时间为t
1
、t
2
、…、t
Z
，要求
t i 应当处于T
k
到T
k+1
之间，且在△时间内完成一次推举计算。
（实际上，为便于算法执行，各节点应当是在一定的时间范围产生和发送随机数x
i
的）
（三）联盟记账者推举过程
推举过程为：
1、产生随机数。
各成员产生随机数x 1、x
2、…、x i 、…、x Z 。
2、传递数据数。
由PtoP 网络将节点P i 的包含x i 的数据块发布到其它节点，该数据块除包括x i 外，还包括P i 、t i 。
（P to P 网络完成一个节点的数据块传送到其它在线所有各个节点的）
3、各节点计算M 。
各节点核对所收到的数据格式和时间，计算△时间内的
M=4、获取候选记账节点。
比较各x i 与M 距离（差的绝对值），获取距离最小的节点P 作为候选记账节点。
（注意这里差距，是对x i 与M ，用大的减小的结果。
如果用M-x i 取模B 或者x i -M 取模B ，不影响算法的正确性，记账者会发生变化）
5、报告候选记账节点P 、M 和Z 值。
各成员通过P to P 网络向其它节点报告候选记账节点P 、M 和Z 值。
6、各节点核对候选节点P 。
若各节点推举的候选节点P 不相同，则转1、2、3、4，重新推选计算。
7、各节点核对Z 值。
若各节点报告的参与计算的节点数Z 不同，则转1、2、3、4，重新推选计算。
（在算法执行的过程中，可能有节点退出，存在极小概率情况，若干个节点收到的包含x i 的数据块个数不一致，即Z 不一致。
6、7步也可以通过其它概率形式确定，而不重新进行1、2、3、4步）
8、候选节点P 节点为记账者。
Z
x Z
1
i i ∑=
（四）作用特点
1.记账工作可均匀发生于各参与共识的各节点，体现
公平原则；
2.防止非随机性确定记账节点，而记账节点故意减缓
某节点的业务记账。
比如节点A与节点B有矛盾，假如节
点A经常记账，节点A就可能故意少记或不记节点B的业务。
3.有效保证公平验证，减少核算的计算力，也就是减
少电力。
比如100个节点，通过与100个节点平均值最近
要求，来选出10个节点记账与验证。
通过这个共识算法，
确定了距离平均值最近的节点A1记账，另外其它里9个节
点A2到A10离该平均值符合要求，那么这10个节点负责核
验。
其余90个节点休息，等待结果。
三、工程实现问题
这个方法有不少变化形式，在应用中需要去完善，
但无疑，对于联盟链这是一个有效的方法。
（一）可靠性
在网络环境下，即使出现个别节点或网络传输等意外情况，都能够实现一致性。
（二）规模与效率
在可控的节点数量规模下，能够在可接收的时间内，实现一致性。
或者，能够满足用户业务效率的需求。
我们估计在100M带宽，100节点的联盟链，做的好的话，每秒可产生300共识，实现300区块的计算。
（三）应用示范
知金链平台
区块链一维随机数共识推举方法、区
块链多维随机数共识推举方法、区块链随
机数共识推举方法，是北京知金链网络技
术有限公司提出来的，公司正在开发基于
区块链一维随机数共识推举方法的联盟区
块链：知金链平台。
采用超级账本（hyperledger)开发知
金链平台。
目前正在尝试一维随机数共识
推举方法替换原来的共识算法。
业务体系
汇报完毕谢谢!。