【进阶小课堂】Filecoin的共识机制有哪些特点？

这种自信任的前提是区块链的共识机制（consensus），即在一个互不信任的市场中，要想使各节点达成一致的充分必要条件是每个节点出于对自身利益最大化的考虑，都会自发、诚实地遵守协议中预先设定的规则，判断每一笔记录的真实性，最终将判断为真的记录记入区块链之中。换句话说，如果各节点具有各自独立的利益并互相竞争，则这些节点几乎不可能合谋欺骗你，而当节点们在网络中拥有公共信誉时，这一点体现得尤为明显。

区块链技术正是运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术背书而非中心化信用机构来进行全新的信用创造。

共识可简单理解为，不同群体所寻求的共同的认识、价值、想法等，在某一方面达成的一致意见。共识机制就是确定达成某种共识和维护共识的方式。

现今区块链的共识机制可分为四大类：工作量证明机制（PoW）、权益证明机制（PoS）、股份授权证明机制（DPoS）和验证池机制（Pool）。

1、工作量证明（Proof of Work，简称PoW）:

PoW可简单理解为一份证明，证明你做过一定量的工作。通过查看工作结果，就能知道你完成了指定量的工作。区块链共识算法用的最多的就是PoW。比特币和以太坊都是基于PoW的共识机制。

例如：比特币在区块的生成过程中使用的就是PoW机制，简单理解就是大家共同争夺记账权利，谁先抢到并正确完成记账工作，谁就得到系统的奖励，奖励为比特币，也就是所谓的“挖矿”。矿工通过计算机的算力去完成这个记账工作，这个拥有计算能力的专业计算机就是所谓的“矿机”。

优点：

①完全去中心化，节点自由进出，避免了建立和维护中心化信用机构的成本。

②只要网络破坏者的算力不超过全网总算力的50%，网络的交易状态就能达成一致，并不可篡改历史记录。

③投入越多算力，获得记账权概率越大，越有可能产生新的区块奖励。

缺点：

①目前比特币挖矿造成大量的算力和能源浪费。

②挖矿的激励机制也造成挖矿算力的高度集中

③结算周期长，每秒最多结算7笔交易，不适合商业应用。

2.权益证明(Proof of Stake，简称POS):

通过持有Token的数量和时长来决定你获得记账的机率，类似于股票的分红制度，持有股权越多的人就能够获得更多的分红。Token相当于区块链系统的权益。目前有很多数字资产用pow发行新币。

优点：

①降低了PoW机制的资源浪费；

②加快了运算速度，也可以理解为工作量证明的升级版；

缺点：

拥有币龄越长的节点获得记账权的几率越大，容易导致马太效应，富者越富，权益会越来越集中,从而失去公正性。

3.委托权益证明(Delegated Proof of Stake，简称DPoS):

是基于PoS衍生出的更专业的解决方案，类似于董事会投票，指拥有Token的人投票给固定的节点，选举若干代理人，由代理人负责验证和记账。不同于PoW和PoS的全网都可以参与记账竞争，DPoS的记账节点在一定时间段内是确定的。为了激励更多人参与竞选，系统会生成少量代币作为奖励。比特股就采用该方式。

优点：

相较于PoW，DPoS大幅提高区块链处理数据的能力，甚至可以实现秒到账，同时也大幅降低维护区块链网络安全的费用。

缺点：

去中心程度较弱，节点代理是人为选出的，公平性相比PoS较低，依赖于代币的增发来维持代理节点的稳定性。

4.验证池共识机制（Pool）

这是一种基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证的机制，是目前行业链大范围在使用的共识机制；

优点：不需要依赖代币也可以实现秒级共识验证；

缺点：去中心化程度弱，更适合多方参与的多中心商业模式；

总结：每一种共识机制都不能同时满足安全、效率、公平。去中心程度越弱，安全性就越低，区块链的速度就越快；去中心化程度越强，安全性就会越高，区块链的速度就会越慢。PoW完全去中心化，但运行效率太低。PoS提高了效率，但却降低了公平与安全。DPoS有强烈的中心化特性，却在短期内效率最高。目前行业区块链大范围使用Pool共识。

• 女巫攻击（Sybil Attack）：利用n个身份，承诺存储n份数据D，而实际上存储小于n份（比如1份），但是却提供了n份存储证明，攻击成功。

• 外部数据源攻击（Outsourcing Attack）：当攻击者矿工收到检验者要求提供数据D的证明的时候，攻击者矿工从别的矿工那里生成证明，证明自己一直存储了数据D，而实际上没有存储，攻击成功。

• 生成攻击（Generation Attack）：攻击者A可以使用某种方式生成数据D，当检验者验证的时候，攻击者A就可以重新生成数据D来完成存储证明，攻击成功。

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