區塊鏈共識英語
⑴ 區塊鏈共識機制有哪些
區塊鏈共識機制主要包括以下幾種：
**1. 工作量證明（Proof of Work，PoW）
**2. 權益證明（Proof of Stake，PoS）
- 簡介：權益證明機制根據節點持有的代幣數量（即「權益」）來決定其成為驗證者的概率，從而參與區塊的創建和驗證。
- 特點：相比PoW，PoS機制能耗更低，交易確認速度更快，但可能面臨權益集中化的問題。
**3. 實用拜占庭容錯（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）
- 簡介：PBFT是一種容錯協議，允許在存在拜占庭錯誤（即惡意節點）的情況下達成共識。它適用於聯盟鏈環境。
- 特點：具有低延遲和高吞吐量的特點，但節點數量受限，且需要較高的通信復雜度。
**4. 授權拜占庭容錯（delegated BFT，dBFT）
- 簡介：dBFT是PBFT的一種變體，通過選舉代表節點來參與共識過程，降低了節點的參與門檻。
- 特點：在保持拜占庭容錯能力的同時，提高了系統的可擴展性和效率。
**5. 驗證池（POOL）
- 簡介：驗證池機制是一種結合了權益證明和工作量證明特點的新型共識機制。它允許節點通過質押代幣或參與工作量證明來成為驗證者。
- 特點：旨在平衡去中心化、安全性和效率，但具體實現和性能可能因項目而異。
綜上所述，區塊鏈共識機制多種多樣，每種機制都有其獨特的優點和適用場景。在選擇共識機制時，需要根據項目的具體需求和目標進行權衡。
⑵ POA(Proof of Activity)區塊鏈共識演算法
POA(Proof of Activity)演算法是一個區塊鏈的共識演算法，基本原理是結合POW(Proof of work)和POS(Proof of stake)演算法的特點進行工作，POW演算法和POS演算法的具體內容可以參考：
POW演算法 ： https://www.jianshu.com/p/b23cbafbbad2
POS演算法 ： https://blog.csdn.net/wgwgnihao/article/details/80635162
POA演算法相比於其他演算法可以改進網路拓撲，維持在線節點比例，需求更少的交易費同時減少共識演算法過程中的能量損耗。
POA演算法需求的網路中同樣包含兩類節點，礦工和普通參與者，其中普通參與者不一定一直保持在線。POA演算法首先由礦工構造區塊頭，由塊頭選出N個幣，這N個幣的所有者參與後續的校驗和生成塊的過程。
從這里可以看到POA演算法不僅與算力有關，後續的N個參與者的選舉則完全由參與者在網路中所擁有的幣的總數量決定。擁有越多幣的參與者越有機會被選為N個後續的參與者。而後續N個參與者參與的必要條件是這N個參與者必須在線，這也是POA命名的由來，POA演算法的維護取決於網路中的活躍節點(Active)。
POA演算法的一個理想的基本流程是，類似於POW協議，礦工構造出一個符合難度要求的塊頭，通過礦工得到的塊頭計算衍生出N個幣的編號，從區塊鏈中追溯可以得到這幾個幣目前所述的參與者。礦工將這個塊頭發送給這N個參與者，其中前N-1個參與者對這個塊進行校驗和簽名，最後第N個參與者校驗並將交易加入到該塊中，將這個區塊發布出去，即完成一個區塊的出塊。
一個理想過程如下圖所示：
在實際運行中，無法保證網路上所有參與者都在線，而不在線的參與者則無法進行校驗和簽名，這個無法被校驗和簽名的塊頭則會被廢棄。
即在實際運行中，應該是一個礦工構造出塊頭後廣播給各個參與者簽名，同時繼續重新構造新的塊頭，以免上一個塊頭衍生的N個參與者存在有某一個沒有在線，而導致塊頭被廢棄。
因此，在這種情況下，一個塊是否被確認不僅與礦工的計算能力有關同時也與網路上的在線比例有關。
與純POW相比，在與比特幣(POW)同樣10分鍾出一個塊的情況下，POA由於會有參與者不在線而產生的損耗，因此，10分鍾內礦工可以構造的塊的數量會更多，即塊頭的難度限制會降低，那麼礦工在挖礦過程中會造成的能量損耗也會降低。
與純POS相比，可以看到POA的出塊流程並不會將構造區塊過程中的相關信息上鏈，可以明顯減少區塊鏈上用於維護協議產生的冗餘信息的量。
本節對上訴協議中一些參數設置進行分析
在礦工構造出塊頭後對塊頭進行校驗和區塊構造的N個參與者的數量選定比較類似於比特幣中每一個塊的出塊時間的選取。比特幣中選擇了10分鍾作為每一個塊的期望出塊時間並通過動態調節難度來適應。
這里N的取值同樣可以選擇選定值或者動態調節。動態調節需要更加復雜的協議內容，同時可能會帶來區塊鏈的數據膨脹，而復雜的協議也增加了攻擊者攻擊的可能性。另外暫時沒有辦法證明動態調節可以帶來什麼好處。靜態調節在後續的分析(4 安全分析)中可以得到N=3的取值是比較合適的。
從上面的描述可以看到，構造新的區塊的除了礦工還有從塊頭中衍生出來的N個幣所有者。在構造出一個新的區塊後，這些參與者同樣應該收到一定的激勵，以維持參與者保持在線狀態。
礦工與參與者之間的非配比例與參與者的在線狀態相關。給予參與者的激勵與參與者保持在線狀態的熱情密切相關，越多參與者保持在線狀態，能更好地維持網路的穩定。因此，可以在網路上在線參與者不夠多的時候，提高參與者得到的激勵分成比例，從而激發更多的參與者上線。
如何確定當前參與者的在線情況呢？可以最後第N個參與者構造區塊時，將構造出來但是被廢棄的塊頭加入到區塊中，如果被丟棄的塊頭數量過多，說明在線人數過低，應當調節分成比例。
同時最後第N個參與者與其他參與者的分成同樣需要考慮，第N個參與者需要將交易加入區塊中，即需要維護UTXO池，同時第N個參與者還需要將被丟棄的塊頭加入新構建的區塊中。
為了激勵其將廢棄區塊頭加入新構建的區塊中，可以按照加入的區塊頭，適當增加一點小的激勵。雖然加入更多的區塊頭，可以在下一輪的時候增加分成的比例，應當足夠激勵參與者往區塊中加入未使用的塊頭了(這里參與者不可能為了增加分成而更多地加入區塊頭，每一個區塊頭都意味著一位礦工的工作量)。
一個參與者如果沒有維護UTXO池則無法構造區塊，但是可以參與前N-1個的簽名，因此為了激勵參與者維護UTXO池，作為最後一個構造區塊的參與者，必須給予更多的激勵，比如是其他參與者的兩倍。
從3.2的描述中可以知道一個用戶必須在線且維護UTXO池才可能盡可能地獲得利益。這種機制勢必會導致一些用戶將自己的賬戶託管給一個中心化的機構。這個機構一直保持在線，並為用戶維護其賬戶，在被選為構造區塊的參與者時參與區塊的構建並獲取利益。最後該機構將收益按照某種形式進行分成。
上面說到參與者必須用自己的密鑰進行簽名，而託管給某個機構後，這個機構在可以用這個密鑰簽名構造區塊的同時，也有可能使用這個密鑰消費用戶的財產。這里可以採用一種有限花銷的密鑰，這個密鑰有兩個功能，一個是將賬戶中的部分財產消費出去，另一個是將所有財產轉移到一個指定賬戶。在託管的時候可以使用這個密鑰，在被通知部分財產被花費後可以立即將所有財產轉移到自己的另一個賬戶下，以保證財產的安全。
從上面的分析可以看到，POA的安全性與攻擊者所擁有的算力和攻擊者所擁有的股權有關。假設攻擊者擁有的在線股權佔比為 ，則攻擊者的算力需要達到其他所有算力的 倍才能達成分叉。假設攻擊者股權總佔比為 ，網路中誠實用戶的在線比例為 ，則攻擊者的算力需要達到其他所有算力的 倍才能達成攻擊。
攻擊的分析表格如下：
從上文的分析可以看到，POA演算法相比於其他演算法可以改進網路拓撲，維持在線節點比例，需求更少的交易費同時減少共識演算法過程中的能量損耗。同時，PoA協議的攻擊成本要高於比特幣的純PoW協議。
參考文獻：Proof of Activity: Extending Bitcoin』s Proof of Work via Proof of Stake
⑶ 什麼是共識
共識，英文為 Consensus，是區塊鏈領域中的核心概念。本文將詳細闡述在區塊鏈條件下共識的精確含義。
在傳統社會中，共識是一個非常人文的概念。字典上將其定義為：大家都可以接受的觀念或者決定。觀念和決定是兩個不同的層面，觀念影響達成共識的過程，以確保流程的公正。而決定則是一份條款明確的文件，代表著最終的決議。
傳統社會的共識基於宗教文化、道德標准、國家利益和法律法規等人類社區的基石性概念。然而，基於人文達成的共識存在根本性問題，不同國家之間的觀念差異可能導致共識破裂。觀念沖突是共識失敗的根本原因。
數字社會中，共識的達成越來越依賴於數學和代碼。計算機科學下的共識定義為：在分布式計算機系統上，通過容錯措施，確保系統可靠運行，使各組件達成對同一數據的認可。區塊鏈系統中的共識描述為：所有節點在各自區塊鏈上接收相同區塊。這實質上意味著所有礦工達成數據統一。
數字時代的共識與傳統共識存在顯著區別。共識不再基於觀念，而是數學原理，數學成為全球共識的基礎。擁有共同接受的觀念，是達成共識、生成可接受數據的前提。
區塊鏈世界中存在幾種共識演算法，體現了人文屬性。POW演算法基於民主制，採用一人一票的方式，有效避免多數人暴政。POS演算法類似公司表決，富人持有系統股份，可能導致共識偏向於利益集團。DPOS演算法類似代議制民主，根據公平投票原則選出代理人執行記賬操作，但可能引發精英與底層的矛盾。
盡管區塊鏈共識演算法中包含人文痕跡，但演算法中的觀念相對透明、普世。這標志著科技對人類社會的巨大推動。
本文探討了共識的概念及其在區塊鏈和傳統社會中的應用。共識作為普遍接受的觀念和決定，對達成最終決議的過程至關重要。在全球化進程中，觀念沖突加劇，數字社會通過數學方法達成共識。盡管區塊鏈共識演算法中存在人文元素，但透明和普世的價值觀念使共識的達成更加公正。