EOS 白皮书解读 - 共识算法

这篇文章是针对 EOS.IO 白皮书中的共识算法，学习和总结的目前常见的几种共识算法的定义以及优缺点。

首先让我们先理解一下，什么是共识算法，我把它理解为达成共识的一种运作机制。目前已经很多共识算法，包括 PoW、PoS、DPoS、PBFT 等。

1. PoW 共识算法（Proof of Work）即工作证明。

这是比特币系统采用的算法，区块链的核心是公共账本，比特币所有交易都需要记账人记账才能被记录在区块链上，作为回报记账的人会有一定的收益。记账的人我们称之为矿工，记账的过程就是挖矿，所有矿工都可以通过计算哈希值，谁最快求解出哈希值，就可以获得交易的记账权并获得比特币作为收益。这就是 POW 共识算法。

计算哈希值的速度与计算机的算力有关，算力越高求解速度越快，获得的几率也越高。算力可以理解为计算机的计算能力，哈希值是哈希函数的值，哈希函数是一种加密学的计算机算法。（有兴趣的同学可以自己了解一下）

矿工获得记录之后会在全网公布，其他节点的矿工验证后也在区块链中记下这条记录。

PoW 的优缺点

优点：完全去中心化，相对安全且稳定。

缺点：区块确认时间慢，挖矿导致资源浪费严重，手续费偏高，容易分叉，无法满足商用。

2. PoS 共识算法（Proof of Stake）即股权证明。

PoS 是在 PoW 共识算法基础上的升级版，它根据节点所持有的代币数量和时间，分配等比例的权益和收益，挖矿难度也降低。

PoS 的优缺点

优点：缩短了区块的确认时间，同时也节省资源。

缺点：拥有代币的人未必参与记账，容易分叉，安全性稍差。

3. DPoS 共识算法（Delegated Proof of Stake），即委任权益证明。

EOS.IO 采用的是 DPOS 共识算法，又叫股份授权证明机制，这个共识算法是全网持有此代币的人可以通过投票，选举出区块的生产者。每一个区块由一个生产者确认产出，每 21 个区块为一个周期，所以每个周期需要 21 位生产者。这 21 个生产者会在每次区块周期开始前投票选出。

同时为了保持产生区块的效率，还引进了淘汰制，共识算法中规定，如果生产者错过了一个区块，并且 24 小时内没有再生产区块，那就会被淘汰。

DPoS 的优缺点

优点：区块确认速度快，所以交易速度快，可以达到秒级。

缺点：不是完全去中心化，还是依赖代币。

以上三种共识算法各有千秋，PoW 是目前运作最稳定的共识算法，但是占用资源浪费能源，交易速度慢等问题仍然严重。DPoS 直接解决了这几个问题，无需浪费过多资源，交易的处理速度更是能达到秒级。

EOS.IO 定位为区块链的操作系统，可以在其上构建 Dapp ，采用 DPoS 共识算法是很棒的选择，构建的应用也将极大的提升用户体验。试想我们不可能在区块链应用中给朋友发一个红包，等待半小时对方才能收到。

以上如有不正确的还望大家指正和给予建议，感谢。