区块链之共识算法

2022/1/24 12:04:23

本文主要是介绍区块链之共识算法,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

区块链的共识算法目前可分为以下几种:
一、PBFT(实用拜占庭容错算法)
PBFT是一种状态机副本复制算法,即服务作为状态机进行建模,状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。PBFT要求共同维护一个状态。需要运行三类基本协议,包括一致性协议、检查点协议和视图更换协议。
一致性协议。一致性协议至少包含若干个阶段:请求(request)、序号分配(pre-prepare)和响应(reply),可能包含相互交互(prepare),序号确认(commit)等阶段。
场景:PBFT一般适合有对强一致性有要求的私有链和联盟链,例如,在IBM主导的区块链超级账本项目中,PBFT是一个可选的共识协议。在Hyperledger的Fabric项目中,共识模块被设计成可插拔的模块,支持像PBFT、Raft等共识算法。
二、PAXOS
在有些分布式场景下,其假设条件不需要考虑拜占庭故障,而只是处理一般的死机故障。在这种情况下,采用Paxos等协议会更加高效。。PAXOS是一种基于消息传递且具有高度容错特性的一致性算法。
PAXOS中有三类角色Proposer、Acceptor及Learner,主要交互过程在Proposer和Acceptor之间
场景:PAXOS协议用于微信PaxosStore中,每分钟调用Paxos协议过程数十亿次量级。
三、Raft
Raft最初是一个用于管理复制日志的共识算法,它是在非拜占庭故障下达成共识的强一致协议。Raft实现共识过程如下:首先选举一个leader,leader从客户端接收记账请求、完成记账操作、生成区块,并复制到其他记账节点。leader有完全的管理记账权利,例如,leader能够决定是否接受新的交易记录项而无需考虑其他的记账节点,leader可能失效或与其他节点失去联系,这时,重新选出新的leader。
**场景:**一般用于联盟链
四、POW(工作量证明)
在去中心账本系统中,每个加入这个系统的节点都要保存一份完整的账本,但每个节点却不能同时记账,因为节点处于不同的环境,接收不同的信息,如果同时记账,必然导致账本的不一致。因此通过同时来决定那个节点拥有记账权。
例如:比特币,10分钟进行一轮算力竞赛
比特币的共识算法不适合于私有链和联盟链。其原因首先是它是一个最终一致性共识算法,不是一个强一致性共识算法。第二个原因是其共识效率低。
五、POS(权益证明)
PoS机制虽然考虑到了PoW的不足,但依据权益结余来选择,会导致首富账户的权力更大,有可能支配记账权。股份授权证明机制(Delegated Proof of Stake,DPoS)的出现正是基于解决PoW机制和PoS机制的这类不足
总结:
在区块链网络中,由于应用场景的不同,所设计的目标各异,不同的区块链系统采用了不同的共识算法。一般来说,在私有链和联盟链情况下,对一致性、正确性有很强的要求。一般来说要采用强一致性的共识算法。而在公有链情况下,对一致性和正确性通常没法做到百分之百,通常采用最终一致性(Eventual Consistency)的共识算法。
共识算法的选择与应用场景高度相关,可信环境使用paxos 或者raft,带许可的联盟可使用pbft ,非许可链可以是pow,pos,ripple共识等,根据对手方信任度分级,自由选择共识机制。



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