共識(shí)算法是所有區(qū)塊鏈/DAG的基礎(chǔ)，它們構(gòu)成了區(qū)塊鏈/DAG平臺(tái)中的最重要部分。如果沒(méi)有共識(shí)算法，我們得到只是一個(gè)不可寫的啞（dummy）數(shù)據(jù)庫(kù)。

我將在本文中盡可能列出所有主要的共識(shí)算法，評(píng)估各自的優(yōu)劣之處。如果讀者發(fā)現(xiàn)有所遺漏，或是存在錯(cuò)誤，希望能通過(guò)評(píng)論指出。此外，我個(gè)人也在逐步深入研究共識(shí)算法及其對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響，為此本文也將做定期的更新。

下面列出共識(shí)算法。

1. 工作量證明（PoW，Proof of Work）

優(yōu)點(diǎn)： 自2009年以來(lái)得到了廣泛測(cè)試，目前依然得到廣泛的使用。

不足：速度慢。耗能巨大，對(duì)環(huán)境不好。易受“規(guī)模經(jīng)濟(jì)”（economies of scale）的影響。

使用者：Bitcoin、Ethereum、Litecoin、Dogecoin等。

類型：有競(jìng)爭(zhēng)共識(shí)（Competitive consensus）。

解釋：PoW是是首個(gè)共識(shí)算法。它是由中本聰在他的論文中提出的，用于建立分布式無(wú)信任共識(shí)并識(shí)別“雙重支付”（double spend）問(wèn)題。PoW并非一個(gè)新理念，但是中本聰將Pow與加密簽名、Merkle鏈和P2P網(wǎng)絡(luò)等已有理念結(jié)合，形成一種可用的分布式共識(shí)系統(tǒng)。加密貨幣是這樣系統(tǒng)的首個(gè)基礎(chǔ)和應(yīng)用，因而獨(dú)具創(chuàng)新性。

在PoW的工作方式中，區(qū)塊鏈參與者（稱為“礦工”）要在區(qū)塊鏈中添加一塊交易，必須解決某種“復(fù)雜但是無(wú)用”的計(jì)算問(wèn)題。

本質(zhì)上，這種做法可確保礦工花費(fèi)了一些金錢或資源（礦機(jī)）完成工作，這表示了它們將不會(huì)損害區(qū)塊鏈系統(tǒng)，因?yàn)閷?duì)系統(tǒng)的損害也將會(huì)導(dǎo)致投資的損失，進(jìn)而損害他們自身。

為保證運(yùn)行區(qū)塊時(shí)間不變，問(wèn)題的復(fù)雜性會(huì)發(fā)生變化。有時(shí)，會(huì)存在多名礦工同時(shí)解決了問(wèn)題。在這種情況下，每位礦工從中選取一個(gè)區(qū)塊鏈，并以選取最長(zhǎng)鏈者為獲勝者。因此，如果假定大多數(shù)礦工工作在同一個(gè)鏈上，那么成長(zhǎng)最快的鏈將成為最長(zhǎng)和最值得信任的鏈。這樣，只要由礦工提交的工作有超過(guò)一半是值得信任的，那么Bitcoin就是安全的。

2. 權(quán)益證明（PoS，Proof of Stake）

優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、攻擊者代價(jià)更大、不易受“規(guī)模經(jīng)濟(jì)”的影響。

不足：“無(wú)利害關(guān)系“（Nothing at stake）”攻擊問(wèn)題。

使用者：Ethereum（即將推出）、Peercoin、Nxt。

類型：有競(jìng)爭(zhēng)共識(shí)。

解釋：PoS是作為Pow的替代技術(shù)提出的，意在解決PoW的一些內(nèi)在問(wèn)題。PoS沒(méi)有使用挖礦方法，而是用戶必須具有系統(tǒng)中的一些權(quán)益（幣）。因此，如果用戶擁有10%的權(quán)益（代幣），那么該用戶挖掘下一個(gè)區(qū)塊的可能性就是10%。

挖礦為解決計(jì)算上的挑戰(zhàn)，需要運(yùn)行各種加密計(jì)算，這需要耗費(fèi)大量的算力。算力將轉(zhuǎn)變?yōu)镻oW所需的大量電能。據(jù)估計(jì)在2015年時(shí)，一個(gè)Bitcoin交易所需的電力，可達(dá)1.57個(gè)美國(guó)家庭一日所需的電力。PoS的提出是為了節(jié)約電力耗費(fèi)。

在PoS中，一個(gè)美元就是一個(gè)美元。例如，假定有一萬(wàn)名每位每分鐘花費(fèi)1美元（一年8760萬(wàn)美元）的礦工，要比一位具有每分鐘花費(fèi)一萬(wàn)美元挖掘礦池能力的礦工擁有更少的哈希能力（Hashing Power）。但是在PoS中不支持一次用光所有算力，一美元就是一美元。因此PoS不易受“規(guī)模經(jīng)濟(jì)”的影響。

此外，攻擊PoS系統(tǒng)也要比攻擊PoW系統(tǒng)的代價(jià)更大。引用Vlad Zamfir的說(shuō)法：

在PoS中，重復(fù)51%攻擊的代價(jià)，可類比為每額外運(yùn)行一輪，都會(huì)“燒毀你的ASIC農(nóng)場(chǎng)”。

這意味著，每次攻擊PoS系統(tǒng)，攻擊者都會(huì)失去自己的權(quán)益。而在PoW中，攻擊者不會(huì)丟失挖礦設(shè)備，或是代幣。對(duì)PoW系統(tǒng)的攻擊只會(huì)使攻擊本身難以執(zhí)行。

但是PoS會(huì)在“無(wú)厲害關(guān)系”上出問(wèn)題。這種對(duì)多個(gè)區(qū)塊歷史（forks）投票的方式不會(huì)讓區(qū)塊生成器有任何損失，進(jìn)而阻礙了達(dá)成共識(shí)。

在 PoS 中，你可以在區(qū)塊鏈的雙方押注資產(chǎn)（“無(wú)厲害關(guān)系”問(wèn)題）。而在 PoW 中，你不能從鏈的兩個(gè)方向同時(shí)挖礦，因?yàn)檫@難以實(shí)現(xiàn)。

不同于 PoW 系統(tǒng)（用戶為擴(kuò)展鏈必須做大量的計(jì)算），PoS 在多個(gè)鏈上工作的代價(jià)很小。有一些項(xiàng)目試圖通過(guò)多種方式解決這個(gè)問(wèn)題（參見(jiàn)“擴(kuò)展閱讀”）。例如，一個(gè)解決方案就是上文所介紹的，對(duì)不好的驗(yàn)證者做懲罰。

3. 延遲工作量證明（dPoW，Delayed Proof-of-Work）、

優(yōu)點(diǎn)：

節(jié)能、安全性增加、可以通過(guò)非直接提供 Bitcoin（或是其它任何安全鏈），添加價(jià)值到其它區(qū)塊鏈，無(wú)需付出 Bitcoin（或是其它任何安全鏈）交易的代價(jià)。

不足：

只有使用 PoW 或 PoS 的區(qū)塊鏈，才能采用這種共識(shí)算法。

在“公證員激活”（Notaries Active）模式下，必須校準(zhǔn)不同節(jié)點(diǎn)（公證員或正常節(jié)點(diǎn)）的哈希率，否則哈希率間的差異會(huì)爆炸（下文將給出詳細(xì)解釋）。

采用者：Komodo

類型：協(xié)同型共識(shí)（Collaborative consensus）

解釋：dPoW 是一種混合共識(shí)方法，允許一個(gè)區(qū)塊鏈利用第二個(gè)區(qū)塊鏈的哈希算力（Hashing Power）所提供的安全。該機(jī)制是通過(guò)一組公證員節(jié)點(diǎn)（Notary Node）實(shí)現(xiàn)的。公證員節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)將第一個(gè)區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)添加到第二個(gè)區(qū)塊鏈中。進(jìn)而，第二個(gè)區(qū)塊鏈請(qǐng)求在兩個(gè)區(qū)塊鏈間達(dá)成妥協(xié)，弱化第一個(gè)區(qū)塊鏈的安全。Komodo是首個(gè)使用該共識(shí)方法的區(qū)塊鏈，它就是附加于 Bitcoin 區(qū)塊鏈之上的。

使用 dPoW 的區(qū)塊鏈也可以使用 PoW 或 PoS 共識(shí)方法工作，并可以附加在任何采用 PoW 的區(qū)塊鏈上。但對(duì)于由 dPoW 提供安全的區(qū)塊鏈，當(dāng)前 Bitcoin 給出了最高安全層級(jí)的哈希率。下圖展示了主區(qū)塊鏈的單個(gè)記錄以及其所附著的 PoW 區(qū)塊鏈。

dPoW 系統(tǒng)中有兩種類型的節(jié)點(diǎn)：公證人節(jié)點(diǎn)和正常節(jié)點(diǎn)。64 個(gè)公證人節(jié)點(diǎn)是由 dPoW 區(qū)塊鏈的權(quán)益持有者（stakeholder）選舉產(chǎn)生的，它們可從 dPoW 區(qū)塊鏈向所附加的 PoW 區(qū)塊鏈添加經(jīng)公證確認(rèn)的塊。一旦添加了一個(gè)塊，該塊的哈希值將被添加到由 33 個(gè)公證人節(jié)點(diǎn)簽署的 Bitcoin 交易中，并創(chuàng)建一個(gè)哈希到 Bitcoin 區(qū)塊鏈的 dPow 塊記錄。該記錄已被網(wǎng)絡(luò)中的大多數(shù)公證人節(jié)點(diǎn)公證。

為避免公證人節(jié)點(diǎn)間在挖礦上產(chǎn)生戰(zhàn)爭(zhēng)，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)的效率，Komodo 設(shè)計(jì)了一種采用輪詢機(jī)制的挖礦方法。該方法具有兩種運(yùn)行模式。在“無(wú)公證人”（No Notary）模式下，支持所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)參與挖礦，這類似于傳統(tǒng) PoW 共識(shí)機(jī)制。而在“公證人激活”（Notaries Active）模式下，網(wǎng)絡(luò)公證人使用一種顯著降低的網(wǎng)絡(luò)難度率挖礦。“公證人激活”模式下，允許每位公證人使用其當(dāng)前的難度挖掘一個(gè)區(qū)塊，而其它公證人節(jié)點(diǎn)必須采用 10 倍難度挖礦，所有正常節(jié)點(diǎn)使用公證人節(jié)點(diǎn)難度的 100 倍挖礦。

但這會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題。我在與 Komodo 創(chuàng)始人的一次談話中提及，這將導(dǎo)致公證人礦工和正常礦工間的哈希率存在很高的差異：

圖 本文作者與 Komodo 創(chuàng)始人間就不一致性問(wèn)題進(jìn)行交流的截圖

dPoW 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上支持區(qū)塊鏈在沒(méi)有公證人節(jié)點(diǎn)的情況下繼續(xù)運(yùn)行。在這種情況下，dPoW 區(qū)塊鏈可以基于初始的共識(shí)方法繼續(xù)運(yùn)行，但將不再具有所附著區(qū)塊鏈增添的安全。

所有使用 dPoW 的區(qū)塊鏈可增加安全，同時(shí)降低能耗。例如，Komodo 使用 Equihash 哈希算法防止使用 ASIC 挖礦。其公證人節(jié)點(diǎn)依賴于一種輪詢挖礦方法，獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制考慮了降低節(jié)點(diǎn)間競(jìng)爭(zhēng)的可能性。這些節(jié)點(diǎn)將會(huì)引發(fā)過(guò)度耗能或算力。

此外通過(guò)非直接提供 Bitcoin 安全，Komodo 這類 dPoW 區(qū)塊鏈可以向其它區(qū)塊鏈添加價(jià)值，無(wú)需付出任何 Bitcoin 交易的代價(jià)。Komodo 此后附著到 Bitcoin，而第三個(gè)使用 dPoW 的區(qū)塊鏈可以將自身附著到 Komodo。使用這種方式，dPoW 區(qū)塊鏈不必直接附著到 Bitcoin 區(qū)塊鏈，就從 Bitcoin 的高哈希率中受益。

最后一點(diǎn)，公證人節(jié)點(diǎn)和正常節(jié)點(diǎn)分離的功能，確保了初始共識(shí)機(jī)制在公證人節(jié)點(diǎn)失敗時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。這種相互獨(dú)立性建立了一種獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，使得其它網(wǎng)絡(luò)無(wú)需依賴于 Bitcoin 網(wǎng)絡(luò)的直接功能，即可支持 Bitcoin 網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)維護(hù)。

4. 授權(quán) PoS（DPoS，Delegated Proof-of-Stake）

優(yōu)點(diǎn)：

節(jié)能、快速、高流量博客網(wǎng)站Steemit就使用了它。EOS 的塊時(shí)間是 0.5 秒。

不足：

略為中心化、擁有高權(quán)益的參與者可投票使自己成為一名驗(yàn)證者。這是近期已在 EOS 中出現(xiàn)的問(wèn)題。

采用者：BitShares、Steemit、EOS、Lisk、Ark。

類型：協(xié)同型共識(shí)

解釋：在 DPoS 系統(tǒng)中，權(quán)益持有者可以選舉領(lǐng)導(dǎo)者（或稱為見(jiàn)證人，Witness）。經(jīng)權(quán)益持有者授權(quán)，這些領(lǐng)導(dǎo)者可進(jìn)行投票。該機(jī)制使得 DPoS 要快于正常的 PoS。

例如，EOS 中選舉出 21 位見(jiàn)證人，并且有一堆節(jié)點(diǎn)（潛在的見(jiàn)證人）作為候選者。一旦見(jiàn)證人節(jié)點(diǎn)死亡或是做出了惡意行為，新節(jié)點(diǎn)就會(huì)立刻替代見(jiàn)證人節(jié)點(diǎn)。見(jiàn)證人會(huì)因?yàn)樯蓞^(qū)塊而獲得一筆支付費(fèi)用。該費(fèi)用是由權(quán)益持有者設(shè)立的 。

通常，所有節(jié)點(diǎn)采用輪詢方式，一次生成一個(gè)區(qū)塊。該機(jī)制防止一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)布連續(xù)的塊，進(jìn)而執(zhí)行“雙重支付”攻擊。如果一個(gè)見(jiàn)證人在分配給他的時(shí)間槽中未生成區(qū)塊，那么該時(shí)間槽就被跳過(guò)，并由下一位見(jiàn)證人生成下一個(gè)區(qū)塊。如果見(jiàn)證人持續(xù)丟失他的區(qū)塊，或是發(fā)布了錯(cuò)誤的交易，那么權(quán)益持有者將投票決定其退出，用更好的見(jiàn)證人替換他。

在 DPoS 中，礦工可以合作生成塊，而不是像在 PoW 和 PoS 中那樣競(jìng)爭(zhēng)生成。通過(guò)區(qū)塊生成的部分中心化，DPoS 的運(yùn)行可以比其它共識(shí)算法呈數(shù)量級(jí)快。

5. 權(quán)威證明（PoA，Proof-of-Authority）

優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、快速。

不足：略為中心化。雖然可用于公有區(qū)塊鏈，但是通常用于私有區(qū)塊鏈和許可區(qū)塊鏈。

使用者：POA.Network、Ethereum Kovan testnet、VeChain。

類型：協(xié)同型共識(shí)。

解釋：基于 PoA 的網(wǎng)絡(luò)、事務(wù)和區(qū)塊，是由一些經(jīng)認(rèn)可的賬戶認(rèn)證的，這些被認(rèn)可的賬戶稱為“驗(yàn)證者”（Validator）。驗(yàn)證者運(yùn)行的軟件，支持驗(yàn)證者將交易（transaction）置于區(qū)塊中。該過(guò)程是自動(dòng)的，無(wú)需驗(yàn)證者持續(xù)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，但需要維護(hù)計(jì)算機(jī)（權(quán)威節(jié)點(diǎn)）不妥協(xié)（uncompromised）。

驗(yàn)證者必須滿足以下三個(gè)條件：

1. 其身份必須在鏈上得到正式驗(yàn)證，信息可在公有可用域中交叉驗(yàn)證。

2. 其資格必須難以獲得，這樣所得到的驗(yàn)證塊的權(quán)利才彌足珍貴（例如，潛在的驗(yàn)證者需要獲得公證書）。

3. 建立權(quán)威的檢查和程序必須完全統(tǒng)一。

使用 PoA，每個(gè)個(gè)體都具有變成驗(yàn)證者的權(quán)利，因此存在一旦獲取就保持驗(yàn)證者位置的動(dòng)機(jī)。通過(guò)對(duì)身份附加一個(gè)聲譽(yù)，可以鼓勵(lì)驗(yàn)證者去維護(hù)交易的過(guò)程。因?yàn)轵?yàn)證者并不希望讓自己獲得負(fù)面聲譽(yù)，這會(huì)使其失去來(lái)之不易的驗(yàn)證者地位。

6. 權(quán)重證明（PoWeight，Proof-of-Weight）

優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、高度可定制和可擴(kuò)展

不足：可能難以實(shí)現(xiàn)激勵(lì)、

采用者：Algorand。

類型：有競(jìng)爭(zhēng)共識(shí)。

解釋：權(quán)重證明（PoWeight）是一類很寬泛的共識(shí)算法，它基于Algorand共識(shí)模型。其基本理念是在 PoS 中，用戶所擁有的網(wǎng)絡(luò)中令牌的百分比，表示了該用戶“發(fā)現(xiàn)”下一個(gè)區(qū)塊的概率。PoWeight 系統(tǒng)中還使用了其它一些相對(duì)加權(quán)值，實(shí)現(xiàn)包括聲望證明（PoR，Proof of Reputation）和空間證明（Proof of Space）。

7. 聲譽(yù)證明（PoR，Proof of Reputation）

優(yōu)點(diǎn)：非常適用于私有區(qū)塊鏈和許可區(qū)塊鏈。

不足：只能用于私有區(qū)塊鏈和許可區(qū)塊鏈。

采用者：GoChain。

類型：協(xié)同型共識(shí)。

解釋：PoR 類似于 PoA。GoChain 文檔中給出了如下描述：

PoR 共識(shí)模型依賴參與者在保持網(wǎng)絡(luò)安全中的聲譽(yù)。參與者（區(qū)塊簽名者）必須具有足夠重要的聲譽(yù)。一旦他們嘗試欺騙系統(tǒng)，那么他們將要面對(duì)嚴(yán)重的財(cái)政上的和自己名聲上的后果。這是一個(gè)相對(duì)的概念，如果他們被抓到試圖欺騙，那么幾乎所有的業(yè)務(wù)將會(huì)受到嚴(yán)重的影響。規(guī)模越大的企業(yè)，通常將會(huì)失去更多。這樣，相比使用更少的企業(yè)（即更小規(guī)模的商業(yè)），規(guī)模更大的企業(yè)更易于被選定。

一旦一個(gè)企業(yè)證明了自己的聲譽(yù)，并通過(guò)了驗(yàn)證，那么他們必須經(jīng)投票參與到權(quán)威節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中。這時(shí)，PoR 的操作與 PoA 網(wǎng)絡(luò)一樣，即只有權(quán)威節(jié)點(diǎn)可以簽名并驗(yàn)證區(qū)塊。

8. 所用時(shí)間證明（PoET，Proof of Elapsed Time）

優(yōu)點(diǎn)：

參與代價(jià)低。更多人可輕易加入，進(jìn)而達(dá)到去中心化。

對(duì)于所有參與者而言，更易于驗(yàn)證領(lǐng)導(dǎo)者是通過(guò)合法選舉產(chǎn)生的。

控制領(lǐng)導(dǎo)者選舉過(guò)程的代價(jià)，是與從中獲得的價(jià)值成正比的。

不足：

盡管 PoET 的代價(jià)低，但是必須要使用特定的硬件。因此不會(huì)被大規(guī)模采納。

不適用于公有區(qū)塊鏈。

采用者：HyperLedger Sawtooth

類型：有競(jìng)爭(zhēng)共識(shí)

解釋：PoET 共識(shí)機(jī)制算法通常用于許可區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，它可決定網(wǎng)絡(luò)中獲得區(qū)塊者的挖礦權(quán)利。許可區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)需要任何預(yù)期參與者在加入前驗(yàn)證身份。根據(jù)公平彩票系統(tǒng)的原則，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有同等的可能成為勝出者。PoET 機(jī)制賦予大量可能的網(wǎng)絡(luò)參與者以平等勝出的機(jī)會(huì)。

PoET 的工作機(jī)制如下：網(wǎng)絡(luò)中的每位參與節(jié)點(diǎn)都必須等待一個(gè)隨機(jī)選取的時(shí)期，首個(gè)完成設(shè)定等待時(shí)間的節(jié)點(diǎn)將獲得一個(gè)新區(qū)塊。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)生成一個(gè)隨機(jī)的等待時(shí)間，并休眠一個(gè)設(shè)定的時(shí)間。最先醒來(lái)的節(jié)點(diǎn)，即具有最短等待時(shí)間的節(jié)點(diǎn)，喚醒并向區(qū)塊鏈提交一個(gè)新區(qū)塊，然后廣播必要的信息到整個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中。同一過(guò)程將會(huì)重復(fù)，以發(fā)現(xiàn)下一個(gè)區(qū)塊。

在 PoET 網(wǎng)絡(luò)共識(shí)機(jī)制中，需要確保兩個(gè)重要因素。第一，參與節(jié)點(diǎn)在本質(zhì)上會(huì)自然地選取一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間，而非某一個(gè)參與者為勝出而刻意選取了較短的時(shí)間。第二，勝出者的確完成了等待時(shí)間。

PoET 理念是由著名的芯片制造巨頭 Intel 于 2016 年早期提出的。Intel 為解決“隨機(jī)領(lǐng)導(dǎo)者選舉”的計(jì)算問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可用的高科技工具。

這種內(nèi)在機(jī)制允許應(yīng)用在受保護(hù)的環(huán)境中執(zhí)行受信任的代碼，它確保了上面提出的兩個(gè)要求得到滿足，即隨機(jī)選擇所有參與節(jié)點(diǎn)的等待時(shí)間，以及勝出參與者真正完成了等待時(shí)間。

這種在安全環(huán)境中運(yùn)行可信代碼的機(jī)制也同時(shí)考慮到了其它一些網(wǎng)絡(luò)的需求。它確保了受信代碼的確運(yùn)行在安全環(huán)境中，并不可被其它外部參與者更改。它也確保了結(jié)果可被外部參與者和實(shí)體驗(yàn)證，進(jìn)而提高了網(wǎng)絡(luò)共識(shí)的透明度。

PoET 通過(guò)控制代價(jià)實(shí)現(xiàn)了共識(shí)過(guò)程，該代價(jià)依然是與從過(guò)程中獲得的價(jià)值成正比。這是保證加密貨幣經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮的一個(gè)關(guān)鍵需求。

9. 容量證明（PoC，Proof of Capacity），也稱為空間證明（PoSpace，Proof of Space）

優(yōu)點(diǎn)：

它類似于 PoW，只是使用空間替代了計(jì)算。因此更加環(huán)境友好。

可用于惡意軟件檢測(cè)。通過(guò)確定處理器的 L1 緩存是否為空（例如，具有足夠空間在沒(méi)有緩存未命中的情況下計(jì)算 PoSpace 過(guò)程），或是包含一個(gè)拒絕被逐出（evicted）的例程。

可用于反垃圾郵件措施，以及防范拒絕服務(wù)（DoS）攻擊。

不足：激勵(lì)機(jī)制可能存在問(wèn)題。

使用者： Burstcoin、Chia、SpaceMint。

類型：協(xié)同型共識(shí)。

解釋：PoSpace，也稱為 PoC，通過(guò)分配一定數(shù)量的內(nèi)存或磁盤空間用于解決服務(wù)提供者所提供挑戰(zhàn)的方式，顯示了某個(gè)人對(duì)某個(gè)服務(wù)（例如發(fā)送郵件）具有合法的興趣。該理念是由 Dziembowski 等在 2015 年形式化定義的。雖然 Ateniese 等人的論文名稱也是“Proof-of-space”，但它事實(shí)上一種采用 MHF（Memory Hard Function，一種計(jì)算代價(jià)取決內(nèi)存的哈希算法）的 PoW 協(xié)議。

PoSpace 非常類似于 PoW，只是使用存儲(chǔ)替代了 Pow 中的計(jì)算。PoSpace 與 MHF 和可回收性證明（PoR，Proof of Retrievability）有關(guān)，但也在很大程度上存在著差異。

PoSpace 是由證明者 （Prover） 發(fā)送給驗(yàn)證者 （Verifier） 的一小塊數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)確認(rèn)了證明者已經(jīng)保留了一定量的空間。出于實(shí)用性上的考慮，驗(yàn)證過(guò)程需要盡量高效，即消耗盡可能少的空間和時(shí)間。出于公平性上的考慮，如果驗(yàn)證者沒(méi)有保留所聲明數(shù)量的空間，那么它應(yīng)該難以通過(guò)驗(yàn)證。PoSpace 的一種實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)使用一個(gè)難以實(shí)現(xiàn) Pebbling 的圖。驗(yàn)證者請(qǐng)求證明者構(gòu)建對(duì)一個(gè)“非 Pebbling 圖”標(biāo)記。證明者提交標(biāo)記，進(jìn)而驗(yàn)證者請(qǐng)求證明者在提交中開(kāi)放多個(gè)隨機(jī)位置。

由于存儲(chǔ)的通用本質(zhì)，以及存儲(chǔ)所需的更低耗能，PoSpace 被認(rèn)為是一種更公平、更綠色的替換方法。

10. 歷史證明（PoHistory，Proof of History）

采用者：Solana

解釋：其基本理念是不相信交易中的時(shí)間戳，而是證明交易在某個(gè)事件之前或之后的某個(gè)時(shí)刻發(fā)生。

如果我們對(duì)某期《紐約時(shí)報(bào)》的封面拍了張照片，那么我們就創(chuàng)建了一個(gè)證明，即我們的拍照時(shí)間是在該報(bào)紙發(fā)行之后，或許也可能是我們有某種途徑影響了紐約時(shí)報(bào)的正常發(fā)行。我們可以使用 PoHistory 創(chuàng)建一個(gè)歷史記錄，證明一個(gè)事件是發(fā)生在特定時(shí)間之后的。

PoHistory 是一種高頻可驗(yàn)證延遲函數(shù)（VDF，Verifiable Delay Function）。VDF 求值需要完成特定數(shù)量的順序步驟，然后生成一個(gè)唯一的輸出。該輸出可被高效地和公開(kāi)地驗(yàn)證。

VDF 的一個(gè)特定實(shí)現(xiàn)使用了持續(xù)運(yùn)行于其上的順序抗預(yù)映射哈希（Pre-image Resistant Hash），其中前一次循環(huán)生成的輸出將用于下一次循環(huán)的輸入。計(jì)數(shù)和當(dāng)前輸出形成周期性記錄。

如果使用了 SHA256 哈希函數(shù)，那么不使用 2128核的暴力攻擊，該過(guò)程是不可能并行化的。

因此我們可以確認(rèn)，每個(gè)計(jì)數(shù)器在生成過(guò)程中都的確經(jīng)歷了一定的時(shí)間。進(jìn)而，每個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的順序與實(shí)時(shí)情況是一致的。

11. 權(quán)益流通證明（PoSV，Proof of Stake Velocity）

采用者：Reddcoin

解釋：PoSV 是作為 PoW 和 PoS 的一種替代方法而提出的，其目的是提高 P2P 網(wǎng)絡(luò)的安全性，進(jìn)而用于確認(rèn) Reddcoin 交易。Reddcoin 是一種加密貨幣，專為加速數(shù)字化時(shí)代的社交交互而提出的。PoSV 在設(shè)計(jì)上鼓勵(lì)所有者（權(quán)益）和活動(dòng)（流通），直接對(duì)應(yīng)于 Reddcoin 作為真實(shí)貨幣的兩個(gè)主要功能，即存儲(chǔ)價(jià)值和交換中介。Reddcoin 也可在異構(gòu)社交場(chǎng)景中作為計(jì)量單位使用。

12. 重要性證明（PoImportance，Proof of Importance）

優(yōu)點(diǎn)：在權(quán)益計(jì)算方面要優(yōu)于 PoS。

使用者：NEM

解釋：NEM 共識(shí)網(wǎng)絡(luò)不僅依賴于代幣的數(shù)量，而且依賴于生成系統(tǒng)行動(dòng)得到回報(bào)的可能性。區(qū)塊收益機(jī)率是各種因素之一，此外還包括不好的名聲（受控于不同的框架設(shè)計(jì)目的）、差額，以及從該處做出和得到的交易數(shù)量。它也被稱為“重要性計(jì)算”（Importance Calculation），因?yàn)樗蔀椤坝杏玫摹毕到y(tǒng)成員提供更全面的圖像。

一名用戶要具有資格執(zhí)行重要性計(jì)算，其賬戶余額至少需要為 10000 枚 XEM。考慮到只有不到 90 億枚 XEM 在流通，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并非過(guò)于昂貴。在未來(lái) 10000 枚 XEM 的閾值有可能會(huì)發(fā)生變化，但就目前而言，它仍然沒(méi)有變化。重要性計(jì)算是使用特定算法完成的，而不僅僅考慮用戶份額的概率和規(guī)模。

需要指出的是，NEM 的 PoImportance 對(duì)任何操控都具有抵制力。該共識(shí)的底層機(jī)制可緩解女巫攻擊（Sybil Attack）和循環(huán)攻擊問(wèn)題。謹(jǐn)記，“PoImportance 并非 PoS”，盡管兩者很容易被同等看待。

13. 燒毀證明（PoBurn，Proof of Burn）

采用者：Slimcoin、TGCoin（第三代代幣）。

解釋：PoBurn 并非在昂貴的計(jì)算設(shè)備上一擲千金，而通過(guò)發(fā)送代幣到一個(gè)不可檢索地址實(shí)現(xiàn)“燒錢”（Burn）。將代幣發(fā)送到一個(gè)并不存在的地址，用戶將根據(jù)某個(gè)隨機(jī)選擇過(guò)程，獲得整個(gè)生命時(shí)間內(nèi)對(duì)系統(tǒng)挖礦的特權(quán)。

PoBurn 有多種實(shí)現(xiàn)方式，礦工可以燒毀原生的貨幣，或者燒毀一些其它區(qū)塊鏈的貨幣，例如比特幣等。燒毀的代幣越多，用戶就越有機(jī)會(huì)被選中去挖掘下一個(gè)區(qū)塊。

隨時(shí)間的流逝，用戶在系統(tǒng)的權(quán)益會(huì)得到弱化。因此，最終用戶為增加在這個(gè)博彩中被選中的機(jī)會(huì)，會(huì)考慮燒掉更多的代幣（這可類比于比特幣的挖礦過(guò)程，用戶必須不斷投資更現(xiàn)代的計(jì)算設(shè)備以維持哈希能力）。

盡管 PoBurn 是一種有意思的 PoW 替代者，但是該協(xié)議依然會(huì)毫無(wú)必要地浪費(fèi)資源。另一個(gè)批評(píng)是，挖礦能力只會(huì)偏向于那些愿意燒掉更多錢的人。

14. 身份證明（PoI，Proof of Identity）

解釋：PoI 是一塊表示了加密事實(shí)的數(shù)據(jù)。它支持用戶指定一個(gè)私鑰，并對(duì)應(yīng)到一個(gè)經(jīng)認(rèn)證的身份，加密將附著到一個(gè)指定的交易。來(lái)自于某些組中的每個(gè)個(gè)體都可以創(chuàng)建 PoF（因?yàn)樗皇且粔K數(shù)據(jù)），并將該數(shù)據(jù)展示給其它任何處理節(jié)點(diǎn)的人。

15. 活動(dòng)證明（PoActivity，Proof Of Activity）

使用者：Decred

解釋：為避免出現(xiàn)惡性通貨膨脹（當(dāng)大量貨幣充斥系統(tǒng)時(shí)就會(huì)發(fā)生），比特幣將只生成兩千一百萬(wàn)枚。這意味著，在某些時(shí)候，比特幣區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)貼將終止，比特幣礦工將只能收取交易費(fèi)用。

一些人猜測(cè)這可能會(huì)導(dǎo)致由“公地悲劇（Tragedy of the commons）”所引發(fā)的安全問(wèn)題，人們出于自身利益考慮行事并破壞系統(tǒng)。因此，人們提出了PoActivity作為一種替代 Bitcoin 的激勵(lì)結(jié)構(gòu)。PoActivity 是一種結(jié)合了 PoW 和 PoS 的混合方法。

在 PoActivity 中，挖礦一開(kāi)始使用的是傳統(tǒng)的 PoW，礦工們爭(zhēng)相解決加密難題。根據(jù)實(shí)現(xiàn)，挖掘的區(qū)塊不包含任何交易，它們更像模板。因此，勝出的區(qū)塊將只包含頭部信息，以及礦工的獎(jiǎng)勵(lì)地址。

此時(shí)，系統(tǒng)將切換到 PoS。PoActivity 根據(jù)頭部信息選擇一組隨機(jī)驗(yàn)證者對(duì)新區(qū)塊簽名。如果一位驗(yàn)證者所擁有的系統(tǒng)中代幣越多，那么該驗(yàn)證者被選中的可能性也會(huì)越大。一旦所有驗(yàn)證者已簽名，那么模板就會(huì)變成一個(gè)完整的區(qū)塊。

如果在完成區(qū)塊時(shí)，某些選定的驗(yàn)證者是不可用的，那么就選擇下一個(gè)勝出區(qū)塊，并選擇一組新的驗(yàn)證者，依此類推，直到區(qū)塊收到到正確數(shù)量的簽名。費(fèi)用由礦工和在區(qū)塊上簽名的驗(yàn)證者分?jǐn)偂?/p>

對(duì) PoActivity 的批評(píng)包括挖掘區(qū)塊耗能過(guò)高（與 PoW 一樣），以及無(wú)法阻止驗(yàn)證者做雙重簽名（與 PoS 一樣）。

16. 時(shí)間證明（PoTime，Proof of Time）

使用者：Chronologic

解釋：PoTime 是一種由 Chronologic 提出的共識(shí)算法。Chronologic 設(shè)計(jì)構(gòu)建一種獨(dú)立的區(qū)塊鏈，其首席開(kāi)發(fā)人員提出：我們的問(wèn)題在于，Solidity 中一個(gè)變量可存儲(chǔ)的最大數(shù)是 1076 的數(shù)量級(jí)。這使我們很難處理時(shí)間生成和令牌生成。

17. 存在證明（PoExistence，Proof of Existence）

使用者：Poex.io、HeroNode、DragonChain。

解釋：PoExistence 是一種在線服務(wù)，它通過(guò)比特幣區(qū)塊鏈對(duì)交易打時(shí)間戳，驗(yàn)證在特定時(shí)間是否存在計(jì)算機(jī)文件。PoExistence 是作為一項(xiàng)開(kāi)源項(xiàng)目在 2013 年提出的，由 Manuel Araoz 和 Esteban Ordano 開(kāi)發(fā)。

用例：

不泄露實(shí)際內(nèi)容的數(shù)字簽署協(xié)議（Digital Sign Agreement）。

不泄露實(shí)際數(shù)據(jù)，展示數(shù)據(jù)的屬主。

記錄時(shí)間戳。

證明屬主。

檢查文檔完整性。

18. Ouroboros

采用者：Cardano

解釋：Ouroboros 是 Cardano 使用的共識(shí)算法。它是 PoS 的一個(gè)變種，具有嚴(yán)格的安全性保證。

19. 可收回證明（PoR，Proof of Retrievability）

采用者：Microsoft

解釋：PoR 是一種緊湊證明，表示文件系統(tǒng)（證明者）中的目標(biāo)文件 F 對(duì)客戶端（驗(yàn)證者）而言是完整的。由于使用 PoR 比傳輸文件 F 本身而言具有更低的通信復(fù)雜性，因此 PoR 對(duì)于構(gòu)建高可靠的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)是一種頗具吸引力的構(gòu)建模塊。作為一種共識(shí)算法，PoR 對(duì)于云計(jì)算系統(tǒng)非常有用。

20. 拜占庭容錯(cuò)（Byzantine Fault Tolerance）

優(yōu)點(diǎn)：高速、可擴(kuò)展。

不足：通常用于私有網(wǎng)絡(luò)和許可網(wǎng)絡(luò)。

采用者：Hyperledger Fabric、Stellar、Ripple、Dispatch

解釋：拜占庭將軍問(wèn)題是分布式計(jì)算中的一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題。問(wèn)題描述為，幾位拜占庭將軍分別率領(lǐng)部隊(duì)合力包圍了一座城市。他們必須一致決定是否發(fā)起攻城。如果一些將軍在沒(méi)有其他將軍參與的情況下決定發(fā)起攻城，那么他們的行動(dòng)將以失敗告終。將軍們之間相互隔著一定的距離，必須依靠信息傳遞進(jìn)行交流。 一些加密貨幣協(xié)議在達(dá)成共識(shí)時(shí)使用了特定版本的 BFT，每種版本都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)：

實(shí)用拜占庭容錯(cuò)（PBFT，Practical Byzantine Fault Tolerance）：首個(gè)提出的該問(wèn)題解決方案稱為“實(shí)用拜占庭容錯(cuò)”（PBFT），當(dāng)前已被 Hyperledger Fabric 采用。PBFT 使用了較少（少于 20 個(gè)，之后會(huì)稍有增加）的預(yù)選定將軍數(shù)，因此運(yùn)行非常高效。它的優(yōu)點(diǎn)是高交易通量和吞吐量，但是不足之處在于是中心化的，并用于許可網(wǎng)絡(luò)。

聯(lián)邦拜占庭協(xié)議（FBA，F(xiàn)ederated Byzantine Agreement）：另一類拜占庭將軍問(wèn)題的解決方案是 FBA，已被 Stellar 和 Ripple 等代幣使用。FBA 的通用理念是每個(gè)拜占庭將軍負(fù)責(zé)自身的鏈、消息一旦到來(lái)，通過(guò)排序建立事實(shí)。在 Ripple 中，將軍（驗(yàn)證者）是 Ripple 基金會(huì)預(yù)先選定的。在 Stellar 中，任何人都可以成為驗(yàn)證者，需要用戶選擇去相信哪個(gè)驗(yàn)證者。

由于 FBA 可提供令人難以置信的吞吐量、低交易開(kāi)銷和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性，我相信 FBA 類公式算法是目前提出的最好的分布式共識(shí)發(fā)現(xiàn)算法。

21. 授權(quán)拜占庭容錯(cuò)算法（dBFT，Delegated Byzantine Fault Tolerance）

優(yōu)點(diǎn)：快速、可擴(kuò)展。

不足：每個(gè)人都爭(zhēng)相成為根鏈。其中可能存在多個(gè)根鏈。

采用者：Neo。

解釋：授權(quán)拜占庭容錯(cuò)算法，簡(jiǎn)稱 dBFT，是一種支持通過(guò)代理投票實(shí)現(xiàn)大規(guī)模參與共識(shí)的拜占庭容錯(cuò)共識(shí)算法。在 Neo 中，令牌持有者可以通過(guò)投票選取其支持的 bookkeeper。之后，選定的 bookkeeper 組采用 BFT 算法達(dá)成共識(shí)，并生成新區(qū)塊。Neo 網(wǎng)絡(luò)中的投票是實(shí)時(shí)的，而非因人而異的。

dBFT 可為具有個(gè)共識(shí)節(jié)點(diǎn)的共識(shí)系統(tǒng)提供（f = {{n-1} over 3}）容錯(cuò)。這種容錯(cuò)也涵蓋了安全性和可用性、不受將軍和拜占庭錯(cuò)誤影響，并且適合任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。dBFT 具有很好的最終性（finality），這意味著一旦最終確認(rèn)，區(qū)塊將不可分叉，交易將不可再撤銷或是回滾。

Neo 的 dBFT 機(jī)制生成一個(gè)區(qū)塊需 15 到 20 秒鐘。交易吞吐量測(cè)定約為 1000 TPS。這對(duì)于公共區(qū)塊鏈而言，這是很好的性能。通過(guò)一定優(yōu)化，dBFT 具有達(dá)到一萬(wàn) TPSS 的潛力，這樣就可支持大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。

dBFT 中加入了數(shù)字身份技術(shù)，這意味著 bookkeeper 可以是真實(shí)的個(gè)人，也可以是某些機(jī)構(gòu)。因此，dBFT 根據(jù)存在于其本身之中的司法判決，可以凍結(jié)、撤銷、繼承、檢索和擁有代幣兌換權(quán)。它有利于實(shí)現(xiàn)合規(guī)金融資產(chǎn)在 Neo 網(wǎng)絡(luò)中的注冊(cè)。Neo 網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計(jì)上，就是在必要時(shí)為此提供支持。

22. RAFT

優(yōu)點(diǎn)：

模型比Paxos更簡(jiǎn)單，但提供了同等的安全性。

有多種語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)可用。

不足：通常用于私有網(wǎng)絡(luò)和許可網(wǎng)絡(luò)。

采用者：IPFS Private Cluster、Quorum。

解釋：Raft 是一種是設(shè)計(jì)用于替代Paxos的共識(shí)算法。它的本意就是通過(guò)實(shí)現(xiàn)邏輯分離，比 Paxos 更易于理解。但是它也可以通過(guò)形式化證明是安全的，并提供了一些額外的特性。Raft 提供一種在計(jì)算系統(tǒng)集群中實(shí)現(xiàn)分布狀態(tài)機(jī)的通用方式，確保了集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一組狀態(tài)轉(zhuǎn)移上取得一致。它具有一系列的開(kāi)源參考實(shí)現(xiàn)，包括Go、C++、Java、Scala等語(yǔ)言的完全聲明實(shí)現(xiàn)。

Raft 通過(guò)選取領(lǐng)導(dǎo)者實(shí)現(xiàn)共識(shí)。在 Raft 集群中，一個(gè)服務(wù)器可以是領(lǐng)導(dǎo)者（leader），也可以是追隨者（follower），也可以作為一些特定選舉情況下（例如缺少領(lǐng)導(dǎo)者）的候選者。領(lǐng)導(dǎo)者負(fù)責(zé)向追隨者發(fā)送日志副本。領(lǐng)導(dǎo)者通過(guò)發(fā)送心跳消息，定期通知追隨者自身的存活情況。每位追隨者維護(hù)一個(gè)超時(shí)（通常在 150 到 300 毫秒之間），正常情況下應(yīng)在此時(shí)間范圍內(nèi)收到領(lǐng)導(dǎo)者的心跳。一旦收到心跳，超時(shí)就會(huì)重置。如果沒(méi)有收到心跳，那么追隨者就將自身狀態(tài)更改為候選者，并開(kāi)始領(lǐng)導(dǎo)者選舉。

23. 恒星共識(shí)（Stellar Consensus）

優(yōu)點(diǎn)：去中心化控制、低延遲、靈活的信任機(jī)制、漸進(jìn)安全（Asymptotic security）。

采用者：Stellar

解釋：恒星共識(shí)基于上文介紹的聯(lián)邦拜占庭共識(shí)（FBA）。

恒星共識(shí)協(xié)議（SCP，Stellar Consensus Protocol）提供了一種不依賴閉合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確記錄金融交易而達(dá)成共識(shí)的方法。SCP 具有一組可驗(yàn)證的安全屬性，這些屬性根據(jù)如何安全地保持活力而做了優(yōu)化。一旦出現(xiàn)分區(qū)或不當(dāng)行為節(jié)點(diǎn)，它將會(huì)終止網(wǎng)絡(luò)過(guò)程，直至達(dá)成共識(shí)。SCP 同時(shí)具備四種屬性：去中心控制、低延遲、靈活信任機(jī)制和漸進(jìn)安全。

24. 置信度證明（PoB，Proof of Believability）

優(yōu)點(diǎn)：

通過(guò)使用一種稱為“Servi”的理念，PoB 比傳統(tǒng) PoS 更加去中心化（細(xì)節(jié)在下文給出）。

相比于傳統(tǒng)的 PoS，具有更快的最終性（Finality）。

采用者：IOST

解釋：傳統(tǒng)的 PoS 共識(shí)機(jī)制面臨的主要挑戰(zhàn)是趨向于中心化。為了降低這種風(fēng)險(xiǎn)，IOST 引入了“Servi”概念。Servi 不僅衡量了用戶對(duì)社區(qū)的貢獻(xiàn)，而且鼓勵(lì)成員為 IOSChain 的持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。Servi 具有以下屬性：

不可交易性（Non-tradable）：由于 Servi 并非設(shè)計(jì)作為一種交換媒介，因此 Servi 不能以任何方式交易或做交換。

自毀性（Self-destructive）：驗(yàn)證區(qū)塊后，系統(tǒng)將自動(dòng)清除驗(yàn)證者擁有的 Servi 余額。通過(guò)這種方式，具有高可信度分值的節(jié)點(diǎn)可輪流驗(yàn)證區(qū)塊，確保了公平區(qū)塊的生成。

自發(fā)行性（Self-issuance）：Servi 在做出某些貢獻(xiàn)之后（例如，提供社區(qū)服務(wù)、估其他實(shí)體提供的服務(wù)，以及其它一些特殊貢獻(xiàn)），將會(huì)自動(dòng)生成并存入用戶帳戶。

傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)在安全性和吞吐量間存在著固有的折衷，具體取決于分片（shard）的大小。具有大量小分片的系統(tǒng)可提供更好的性能，但抵抗不良行為者的穩(wěn)定性低，反之也是如此（這也是 Casper 面臨的一個(gè)問(wèn)題）。為了在保持安全和提高吞吐量的情況下打破這種權(quán)衡，IOST 創(chuàng)新性地提出了一種用于 IOSChain 的 PoB 共識(shí)協(xié)議。PoB 確保了節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生行為不端的可能性微乎其微，同時(shí)通過(guò)確定分片規(guī)模（size-one-shard），顯著地提高了交易吞吐量。

PoB 共識(shí)協(xié)議使用一種分片內(nèi)“可信度優(yōu)先”的方法。該協(xié)議將所有的驗(yàn)證者分為兩組，一組是可信的聯(lián)盟，另一組是正常的聯(lián)盟。在第一階段，可信的驗(yàn)證者快速地處理交易。之后在第二階段，普通驗(yàn)證者對(duì)交易做抽樣并驗(yàn)證，提供最終結(jié)果，確保可驗(yàn)證性。節(jié)點(diǎn)被選入可信聯(lián)盟的機(jī)會(huì)是由可信度分值確定的。可信度分值由多個(gè)因素計(jì)算，包括令牌余額、對(duì)社區(qū)的貢獻(xiàn)、評(píng)論等。具有較高可信度分值的人，更有可能被選入可信聯(lián)盟。可信驗(yàn)證者遵循一定的程序，決定已提交的交易及其訂單的集合，并按順序處理它們。可信驗(yàn)證者也會(huì)構(gòu)成一些較小的組，甚至可以每組一名驗(yàn)證者。交易將在這些可信驗(yàn)證者之間隨機(jī)分配。因此，PoB 會(huì)產(chǎn)生具有極低延遲的較小區(qū)塊。

但是，由于只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行驗(yàn)證，因此 PoB 可能會(huì)存在安全問(wèn)題。行為不當(dāng)?shù)尿?yàn)證者可能會(huì)提交一些已損壞的交易。為了解決這個(gè)安全問(wèn)題，PoB 指定了一個(gè)采樣概率。普通驗(yàn)證者根據(jù)概率對(duì)交易做采樣，并檢測(cè)交易的不一致性。如果驗(yàn)證者被檢測(cè)出存在不良行為，那么該驗(yàn)證者將會(huì)失去所有系統(tǒng)中的令牌和聲譽(yù)，而被欺詐的用戶將獲得所有損失的補(bǔ)償。“可信度優(yōu)先”使處理交易非常快，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)（可信的）驗(yàn)證者執(zhí)行驗(yàn)證，并且該驗(yàn)證者不太可能存在行為不端。

25. 有向無(wú)環(huán)圖（DAG，Directed Acyclic Graphs）

優(yōu)點(diǎn)：

由于 DAG 的非線性結(jié)構(gòu)，它是高度可擴(kuò)展的、快速、節(jié)能、立即實(shí)現(xiàn)終結(jié)性（Finality）。

不足：只能通過(guò)使用 Oracle 實(shí)現(xiàn)智能合約。

采用者：Iota、HashGraph、Byteball、RaiBlocks/Nano。

解釋：DAG 是一種更通用形式的區(qū)塊鏈。由于其獨(dú)特結(jié)構(gòu)，DAG 內(nèi)在支持高可擴(kuò)展性，因此也得到了廣泛的使用。

從根本上說(shuō)，任何區(qū)塊鏈系統(tǒng)都具有線性結(jié)構(gòu)，因?yàn)閰^(qū)塊是依次添加到鏈中的。這使得相比于并行向鏈中添加區(qū)塊，線性區(qū)塊鏈在本質(zhì)上是非常緩慢的。但是對(duì)于 DAG 而言，每個(gè)區(qū)塊和交易只需數(shù)個(gè)前期區(qū)塊得到確認(rèn)，就可以并行地添加到區(qū)塊和交易中。這意味著，DAG 在本質(zhì)上是高可擴(kuò)展的。

DAG 存在多種變體，取決于：

· 如何選取前期區(qū)塊驗(yàn)證的算法，也稱為“Tip 選擇算法”。

· 交易完成的順序。

· 如何抵達(dá)完成狀態(tài)。

下面列出一些廣為使用的 DAG 項(xiàng)目。

25.1 Tangle（IOTA）

解釋：Tangle是一種 DAG 共識(shí)算法，由 IOTA 使用。為了發(fā)送一個(gè) IOTA 交易，用戶需要驗(yàn)證接收到的前兩個(gè)交易。在更多交易添加到 Tangle 的情況下，這種二對(duì)一、前瞻性支付的共識(shí)可加強(qiáng)交易的有效性。由于共識(shí)是由交易確定的，因此理論上，如果有人可以生成三分之一的交易，那么他就可以說(shuō)服網(wǎng)絡(luò)中的其余部分，使得他的無(wú)效交易變成有效的。一旦交易量足夠大，使得個(gè)人難以創(chuàng)建三分之一交易量，這時(shí) IOTA 就會(huì)在一個(gè)稱為“協(xié)調(diào)器（The Coordinator）”的中心節(jié)點(diǎn)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的所有交易做“復(fù)核”（double-checking）。按 ITOA 的說(shuō)法，協(xié)調(diào)員的工作類似于輔助輪。一旦 Tangle 達(dá)到一定的規(guī)模，協(xié)調(diào)員就會(huì)被從中移除。

25.2 Hashgraph

解釋：Hashgraph 是由 Leemon Baird 開(kāi)發(fā)的一種 Gossip 協(xié)議共識(shí)。節(jié)點(diǎn)隨機(jī)與其它節(jié)點(diǎn)共享自身已知的交易，最終所有交易都被以 Gossip 協(xié)議傳播到（Gossip around）到所有節(jié)點(diǎn)。Hashgraph 對(duì)于私有網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)很好的選擇。但我們并不會(huì)看到它實(shí)現(xiàn)在以太坊這樣的公共網(wǎng)絡(luò)中，或是不通過(guò) Gossip 協(xié)議隨機(jī)傳播交易。

25.3 Holochain

解釋：Holochain 十分類似于 HashGraph，但不同于 Hashgraph。它提供了一種可用于構(gòu)建去中心化應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。用戶可以具有自己的鏈，并向其中添加包括金融交易在內(nèi)的數(shù)據(jù)。鏈可以采用復(fù)雜的方式合并、拆分和交互。數(shù)據(jù)以去中心化的方式存儲(chǔ)（類似于 Bittorrent）。數(shù)據(jù)具有一個(gè)哈希值，即一個(gè)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)指紋。如果有人意圖篡改數(shù)據(jù)，那么我們就會(huì)注意到在數(shù)據(jù)和哈希值之間存在不匹配，這樣就可拒絕數(shù)據(jù)為無(wú)效的。數(shù)字簽名保證了數(shù)據(jù)的作者身份。Holochain 可看成是“Bittorrent+git+ 數(shù)字簽名”。

25.4 Block-Lattice（Nano）

解釋：Nano（以前稱為 Raiblocks）是以纏繞在區(qū)塊鏈上的方式運(yùn)行，這種方式被稱為“塊狀格子”（Block-lattice）。在 Block-lattice 結(jié)構(gòu)中，每個(gè)用戶（地址）都有自己的鏈，只有用戶本身可寫，每個(gè)用戶都擁有所有鏈的副本。

每個(gè)交易都可分解為發(fā)送者鏈上的發(fā)送區(qū)塊，以及接收者鏈上的接收區(qū)塊。Block-lattice 看上似乎太簡(jiǎn)單，以至于無(wú)法工作，但它已經(jīng)在實(shí)際運(yùn)行了。Block-lattice 的獨(dú)特結(jié)構(gòu)的確無(wú)法抵制一些獨(dú)特的攻擊向量，例如 Penny-spend 攻擊。在這種攻擊中，攻擊者通過(guò)向大量空錢包發(fā)送數(shù)額可忽略不計(jì)的金錢，導(dǎo)致必須要追蹤的鏈數(shù)量急劇膨脹。

25.5 SPECTRE

解釋：SPECTRE，即“序列化 PoW 事件并通過(guò)遞歸選舉確認(rèn)交易”（Serialization of Proof-of-work Events， Confirming Transactions via Recursive Elections），是提議的一種 Bitcoin 擴(kuò)展解決方案。它利用 PoW 和 DAG 的組合實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的共識(shí)。在 SPECTER 中，一個(gè)挖掘的區(qū)塊指向多個(gè)父節(jié)點(diǎn)，而不僅僅是單個(gè)節(jié)點(diǎn)，這使得網(wǎng)絡(luò)每秒可以處理多個(gè)區(qū)塊。而挖掘指向某些父區(qū)塊的區(qū)塊，這將支持區(qū)塊的有效性。與 PoW 的“最長(zhǎng)鏈勝出”的原則相比，SPECTER 使用的原則可描述為“擁有最多子節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊勝出”。SPECTRE 尚未得到實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，因此可能會(huì)存在一些新的攻擊向量。但我認(rèn)為，SPECTRE 很有可能成為一種修正 Bitcoin 問(wèn)題的潛在好做法。

25.6 ByteBall

解釋：ByteBall 使用 DAG 建立交易間的偏序關(guān)系，此外還在 DAG 中添加了“主鏈”（MC，Main Chain）。

圖 DAG 中加粗顯示的“主鏈”

MC 允許在交易間定義全序關(guān)系，即更早加入（直接或間接）MC 的交易，必定更早出現(xiàn)在全序中。如果存在“雙重支付”問(wèn)題，那么將視較早出現(xiàn)在全序中的交易版本為有效的，而其它所有的交易均被視為是無(wú)效的。

根據(jù)交易在圖中的位置，MC 可得到確定性的定義。相關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱白皮書。作為一般性規(guī)則，MC 傾向于采納由一些總所周知用戶所給出的交易，這樣的用戶被稱為“證人”（Witnesses）。證人列表是由用戶自己定義的，因?yàn)榱斜碇邪擞脩舭l(fā)布的每個(gè)交易。然后，MC 沿著 DAG 內(nèi)路徑推進(jìn)。推進(jìn)原則包括：

· MC 上相鄰交易的證人列表要么完全相同，要么只存在一個(gè)突變。

· 與其它鏈相比，MC 中為經(jīng)過(guò)最多數(shù)量的由見(jiàn)證人認(rèn)證的交易。

ByteBall 也是首個(gè)在系統(tǒng)中包含 Oracle 的平臺(tái)。Oracle 是在 DAG 中添加智能合約功能所必需的。