NEXT社区小课堂 | 第二课：几种主流共识对比，NEO dBFT更适用于大规模商用场景

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因为近期NEXT社区加入不少新的小伙伴，有在校大学生，有对区块链感兴趣的传统企业从业者。为了更方便、更系统的让NEXT社区的伙伴们了解NEO的技术知识，所以咱们开设了小课堂，每周3节，向你们普及NEO相关的知识要点！

NEXT社区小课堂 | 第二课

几种主流共识对比

NEO dBFT更适用于大规模商用场景

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在区块链系统中，共识算法是每一个区块链网络的关键要素，它们负责维护这些分布式系统的完整性和安全性，是区块链信任体系中的核心基石。

通俗地讲，共识算法就是经过算法机制去保证少数服从多数，当大多数人认定一件事，才被遵循为事实。随着区块链技术这几年的发展，适用于不一样场景的共识算法被陆续改进与推出，主要有如下几种主流共识机制。

1、工做量证实共识机制（PoW）

基本机制：经过特定计算运算获取特定规则匹配值来取得记帐权，对系统事务消息进行记录。

特色：网络节点均可参与，具有最普遍的参与性。通常状况下，与其余共识算法相比计算运算资源消耗相对较高，性能速度较低，也有越过51%恶意节点攻击的风险，特定状况下会产生数据分叉，形成时间段内的数据不一致。

容错性：允许全网50%的节点容错（恶意、非恶意、不可控）。

适用性：通常适用于对公平性、开放性要求高的场景，如公有链。但不适用于对性能以及数据一致性有要求的场景。

POW小结：

优势:

• 安全
• 去中心化
• 算法简单粗暴

缺点:

• 能耗高
• 同技术排他
• 处理能力低(TPS)，有可能分叉
• 交易最终性只能逼近100%

典型的应用为比特币。

该共识算法简单，容易实现，节点间无需交换额外的信息便可达成共识，破坏系统须要投入极大的成本。

但PoW的基本机制是记帐权的争夺。特色是因争夺记帐权，系统内不少CPU都在进行计算，会产生大量资源的消耗，特定状况下也可能产生临时性的分叉，须要等待多个确认，形成短期内的数据不一致。

此外，其容错性为50%，在一些公开性场景下较有优点，但有可能会面临51%攻击的问题。所以，你们一直在寻找替代方案。

** 2、基于相关权益的共识机制（PoS) **

基本机制：节点经过特定的权益分配得到不一样的成为记帐节点的几率，通常状况下二者成正比，通常也会经过特定的计算运算获取记帐权。

特色：相比PoW，必定程度减小了计算运算的资源消耗，仍有必定程度的获取记帐权的计算消耗，在特定权益分配机制下，容易造成记帐权的公平性问题，产生中心化控制风险。

容错性：根据不一样的机制设计有所不一样，但通常与PoW相似。

适用性：适用于对开放性较高，具有特定权益机制的场景。

POS小结：

优势：

• 去中心化
• 节约能源

缺点：

• 技术复杂，问题多
• 是否安全有待验证
• 有可能分叉
• 交易最终性只能逼近100%   |

典型应用为以太坊。

POS也称权宜证实。它将PoW中的算力改成系统权益，拥有权益越大则成为下一个记帐人的几率越大。这种机制的优势是不像PoW那么费电，可是也有很多缺点：

（1）没有专业化，拥有权益的参与者未必但愿参与记帐；

（2）容易产生分叉，须要等待多个确认；

（3）永远没有最终性，须要检查点机制来弥补最终性，最终性只能逼近100%。

POS共识机制是将来的发展方向之一，但具备必定的不肯定性，其处理能力提升空间不大。

3、基于拜占庭容错模型(BFT)的共识机制

基本机制：采用领导者选举机制，在领导者和共识参与者之间经过多轮交互达成共识，以达成拜占庭容措（恶意错误和不可控错误）。

特色：具有更好的容错机制，能够覆盖严格的错误类型（非恶意、恶意、不可控错误）。共识过程交互相对较多，记帐人群体通常事先指定，在部分场景下有选择公平性问题。

容错性：通常能够容忍1/3的拜占庭错误节点，在特定的假设条件下，容错范围能够进一步扩大。

适用性：适用于大部分联盟链场景与特定的公有链场景，能够保障不产生分叉和数据的一致性。此外，有许多基于BFT的各种扩展共识机制，以适用于不一样的场景。

区块链做为一种分布式帐本系统，其内部的经济模型决定了每一位参与者均可以无需信任其余的参与者，即“去信任”。

拜占庭将军问题正是描述了参与者之间如何在去信任的状况下达成共识，而拜占庭容错技术正是解决此类问题的方法。

此外，区块链的网络环境很是复杂，会面临网络延迟、传输错误、软件错误、安全漏洞、黑客入侵等问题，还有各式各样的恶意节点，而拜占庭容错技术正是能够容忍这些错误的方案。

4、NEO dBFT共识机制：一种改进的拜占庭容错算法

dBFT共识机制是在Castro 和 Liskov提出的“实用拜占庭容错算法”

（Practical Byzantine Fault Tolerance）的基础上，通过改进后使其可以适用于区块链系统。

拜占庭容错技术被普遍应用在分布式系统中，好比分布式文件系统、分布式协做系统、云计算等。

改进以下：

· 将C/S架构的请求响应模式，改进为适合P2P网络的对等节点模式。

· 将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的动态共识参与节点。

· 为共识参与节点的产生设计了一套基于持有权益比例的投票机制，经过投票决定共识参与节点（记帐节点）。

· 在区块链中引入数字证书，解决了投票中对记帐节点真实身份的认证问题。

dBFT小结： 优势：

• 性能好(TPS)
• 能耗低
• 具备可论证的不分叉特性
• 交易最终性能达到100%

缺点：

• 弱中心化

dBFT共识算法由知名区块链项目NEO创始人张铮文改进而来，是由权益来选出记帐人，而后记帐人之间经过拜占庭容错算法来达成共识，这种方式的优势是：

（1）专业化的记帐人；

（2）以容忍任何类型的错误；

（3）记帐由多人协同完成，每个区块都有最终性，不会分叉；

（4）算法的可靠性有严格的数学证实。

事实上，对于区块链系统来说，共识机制的核心是要解决一致性问题。dBFT机制最核心的一点，就是能最大限度地确保系统的最终性。

而对于将来的区块链大规模商业应用，做为基础设施的公链在安全性上要求：不会分叉，不会双花，对攻击免疫，不会出现金融损失。NEO 新版的dBFT2.0正好能够保证这一点。

所以，dBFT是将来的发展方向之一，鉴于以上特色，它也将比其它共识算法更合适，也更有能力承担大规模的对安全性要求高的项目。

本文来源：NEOFANS

原文连接：http://neofans.org/

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