區塊鏈的關鍵技術(云小課 區塊鏈關鍵技術之一:共識算法)
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?????摘要：區塊鏈是一種去中心化的分布式賬本數據庫。基于去中心和分布式的特點，在區塊鏈系統中會面臨一致性和信任問題，如何讓不可信的各參與方達成共識呢，這時我們就需要依賴可靠的共識算法了。
本文分享自華為云社區《【云小課】應用平臺第18課 區塊鏈關鍵技術之一：共識算法》，作者： 應用萬花筒 。
那共識算法到底是什么？
所謂共識，字面意思就是大家都達成一致的意思，例如籃球比賽，為了能正常開展比賽，所有參與者都要對比賽規則達成共識。簡單來講，共識算法就是指在區塊鏈網絡中通過算法手段讓所有參與者對某個確定的結果達成一致的一套規則。
區塊鏈為什么需要共識算法
假如沒有共識算法，在去中心化的區塊鏈網絡中，每個參與者都有一個賬本，誰都可以隨意篡改賬本內容，然后說自己的賬本才是合法的，那系統豈不是亂套了。沒有規則不成方圓，共識算法作為區塊鏈技術的核心和基礎，就好比一個國家的法律，使得區塊鏈能夠實現交易的去中心化，同時確保每筆交易在所有記賬節點上的一致性和正確性，并得到所有參與方的認可。
那么作為區塊鏈技術的第一個應用比特幣是怎么解決這個問題的呢。中本聰在比特幣的白皮書中有提到將工作量證明（PoW：Proof of Work）作為了比特幣的共識算法，PoW簡單理解，就是通過工作量搶奪決策權，你付出越多工作量，就越有機會獲得多少記賬權（例如比特幣）。
除了工作量證明，區塊鏈系統中常見的共識算法有哪些呢？
共識算法示例
由于區塊鏈系統的去中心化，開放性，可擴展性等特性，需要不同的共識算法來實現不同的應用場景，因此產生了很多種類型的共識算法，例如工作量證明PoW（Proof of Work）， 權益證明PoS（Proof ofStake），委托權益證明DPoS（Delegated Proof of Stake），實用拜占庭容錯算法PBFT（Practical Byzantine fault tolerance），權威證明PoA（Proof of Authority），使用時間證明PoET（Proof of Elapsed Time），容量證明PoC（Proof of Capacity），空間證明PoSpace（Proof of Space）等。
接下來，簡單介紹區塊鏈應用中常見的這三種共識算法：工作量證明PoW（Proof of Work）， 權益證明PoS（Proof of Stake），委托權益證明DPoS（Delegated Proof of Stake）。如圖所示：
三種共識算法對比差異請參考如下表1-1：
表1-1 共識算法
總的來說，每種共識算法都有自己的優勢，所以要結合實際應用場景選擇適合的算法。
工作量證明PoW主要是依靠計算機性能決定記賬，性能越高，就越有機會獲取記賬的權利；但是這會導致大量資源的浪費。這時權益證明PoS出現了，主要解決 PoW 機制中大量資源被浪費的情況，即參與者持有幣的時間越長，難題越簡單，挖到幣的概率越大；但是容易產生壟斷。在PoS基礎上設計出了委托權益證明DPoS，類似于投票選舉的共識算法。相對于PoW和PoS，DPOS機制最大的優點之一是共識達成的周期要短很多。
共識算法在華為云的應用
華為云區塊鏈服務（BlockchainService簡稱BCS）支持Hyperledger Fabric增強版和華為鏈服務，主要應用的是快速拜占庭容錯共識算法(FBFT)和Raft(CFT)共識算法，兩種共識算法介紹請看下圖：
1、HyperledgerFabric增強版：支持快速拜占庭容錯共識算法(FBFT)和Raft(CFT)共識算法。
以Hyperledger Fabric 為內核，基于華為云全棧可信能力，包括彈性服務器，企業級容器、安全和人工智能等服務，在保持無縫社區對接方式前提下，在可靠性、性能、隱私保護方面做了增強和提升，滿足企業級和金融級業務要求。
2、華為鏈服務：支持Raft(CFT)共識算法。
以BCS自主研發區塊鏈內核為底座，結合可信硬件，具有高安全、高性能、高可擴展、強隱私保護等特點，滿足企業級和金融級的可信和協同要求。
下期預告
聽了區塊鏈共識算法的介紹，是不是覺得很神奇呢。下期小編繼續帶著大家一起學習探討區塊鏈技術：智能合約，敬請期待，記得關注哦~~
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