區塊鏈共識演算法pdf
❶ 區塊鏈技術的共識演算法的形成方式是怎樣的
重慶金窩窩分析共識演算法的形成方式如下：
區塊鏈的共識機制，就是所有分布式節之間怎麼達成共識，通過演算法來生成和更新數據，去認定一個記錄的有效性，這既是認定的手段，也是防止篡改的手段。
區塊鏈主要包括四種不同的共識機制，適用於不同的應用場景，在效率和安全性之間取得平衡。
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書名：區塊鏈技術指南
作者：鄒均
豆瓣評分：6.4
出版社：機械工業出版社
出版年份：2016-11-1
頁數：254
內容簡介：
第1-2章為基礎和入門內容，著重是區塊鏈入門介紹，並講解區塊鏈的一些基礎概念。本書詳細、全面地介紹了區塊鏈的基礎知識與概念，剖析了區塊鏈的架構、底層實現細節以及加密技術，並配合行業應用案例，常見問題等，全面解讀大熱的區塊鏈技術實現與應用。第3-10章，著重是區塊鏈架構剖析，並講解區塊鏈的關鍵技術，包括密碼學和共識演算法；提供比特幣開發指南以及以太坊智能合同開發指南；同時介紹HyperLedger，討論區塊鏈的常見問題和典型的解決方案。第11章，從架構變革的角度探討IT發展的原動力，並提供對區塊鏈對未來IT發展的一些展望。
作者簡介：
鄒均，中關村區塊鏈產業聯盟專家、服務合約（ServiceContract）方向博士，關注與實踐區塊鏈技術與應用，現為海納雲CTO。曾任IBM澳洲金融行業首席軟體架構師。擅長雲計算、大數據、軟體定義存儲。融智北京高端外國專家，在國際會議期刊發表論文20餘篇。
張海寧，VMware中國雲原生應用首席架構師，Harbor企業級開源容器Registry項目負責人，CloudFoundry中國社區最早的技術佈道師之一，多年軟體開發經驗。曾任IBM資深軟體工程師、Sun公司資深架構師等。目前著重關注容器、雲計算和區塊鏈領域的研究和開發。
唐屹，廣州大學教授、理學博士，專注於網路信息安全、分布式計算、區塊鏈安全及應用等，為國外知名安全公司開發過橢圓曲線密碼軟體，獲密碼科技進步二等獎（省部級）。多次主持或參與完成國家*科技與人才項目基金工作。
李磊，合肥工業大學副教授，Macquarie大學博士。擅長數據挖掘、社會計算、智能計算。多次擔任IEEE國際會議程序委員會委員與組織者，在社會計算和區塊鏈等領域發表論文40餘篇，被引用350餘次。
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書名：區塊鏈核心技術與應用
作者：鄒均
豆瓣評分：8.6
出版社：機械工業出版社
出版年份：2018-8-1
頁數：388
內容簡介：
知名專家聯袂推薦，實力專家聯合撰寫，權威性、全面性、透徹性毋庸置疑。深度講解區塊鏈核心技術、平台與應用開發，涵蓋架構、共識、加密、P2P、比特幣、以太坊、Hyperledger、EOS、潛力框架、問題與測評等。本書分為三篇，內容解讀如下。
基礎篇（第1～6章），著重講解區塊鏈技術思想、通用架構和核心技術。該部分寫作時注意通俗易懂且兼顧全局，是學習基石與藍圖，涵蓋區塊鏈思想與價值、通用架構模型、基礎概念與核心技術（加密、共識、P2P網路等）。
實戰篇（第7～9章），講解主流的區塊鏈開發平台比特幣、以太坊、Hyperledger Fabric的核心機制、技術細節，並給出點對點的電子現金系統、智能合約開發、完整的Fabric網路構建與應用開發三個案例。
進階篇（10～12章），為進一步提升讀者開發能力、眼界與研究方向，涵蓋三個方面：① 可能的發展方向，以及一些富有潛力、特色的區塊鏈平台（EOS、Cardano、IOTA等）；② 區塊鏈開發需要考慮的各種問題，包括技術局限、各種安全問題與漏洞、應對措施；③區塊鏈測評，從6個層面和8大類質量指標來設計區塊鏈項目評測點和測試用例。
作者簡介：
鄒均 於斌 庄鵬 邢春曉 等著：鄒均，廣電運通區塊鏈科技有限公司CEO、中關村區塊鏈聯盟副秘書長。主編技術暢銷書《區塊鏈技術指南》，在領先的國際會議和期刊上發表論文20餘篇，其中區塊鏈論文獲IEEE ICWS最佳論文獎，共識演算法論文由國際頂級期刊《Transaction on Service Computing》收錄並刊登。曾榮獲澳中校友會「傑出校友獎」、麥考瑞大學「校長獎」。
❹ 分布式共識包含哪三種方法
PoW 、PoS 、DPOW都是什麼意思？
說到區塊鏈，我們必然會談及它的共識機制。不了解區塊鏈的共識機制，就無法理解區塊鏈的真正意義。那麼，今日份的區塊鏈的共識機制了解一下？
共識機制是什麼？
什麼是共識？直取它的字面意思，就是"共同的認識".
人與人是不同的，這種不同不僅體現在身材、長相、能力，更體現在文化、觀點、想法、利益訴求等等方面。
共識，簡而言之，就是一個群體的成員在某一方面達成的一致意見。
我們了解到，信任是社會運轉中的一大痛點，銀行有自己的信用體系，過去的金融體系服務於只服務於極少的企業家，因為建立信用體系耗資巨大。後來支付寶有了芝麻信用，信用已經關繫到生活的很多方面，信用卡額度、花唄額度，芝麻信用高出國還可以免簽。我們正享受著信用給我們帶來的便捷。
區塊鏈本質是去中心化，去中心化的核心是共識機制，區塊鏈上的共識機制主要解決由誰來構造區塊，以及如何維護區塊鏈統一的問題。
區塊鏈共識機制的目標是使所有的誠實節點保存一致的區塊鏈視圖，同時滿足兩個性質：
1）一致性：所有誠實節點保存的區塊鏈的前綴部分完全相同。
2）有效性：由某誠實節點發布的信息終將被其他所有誠實節點記錄在自己的區塊鏈中。
區塊鏈的自信任主要體現於分布於區塊鏈中的用戶無須信任交易的另一方，也無須信任一個中心化的機構，只需要信任區塊鏈協議下的軟體系統即可實現交易。
共識機制是什麼？PoW 、PoS 、DPOW都是什麼意思？
共識機制的必要性？
分布式系統中，多個主機通過非同步通信方式組成網路集群。在這樣的一個非同步系統中，需要主機之間進行狀態復制，以保證每個主機達成一致的狀態共識。錯誤信息可能出現在非同步系統內並不斷傳播，因此需要在默認不可靠的非同步網路中定義容錯協議，以確保各主機達成安全可靠的狀態共識，這就是共識機制誕生的必要性。
這種自信任的前提是區塊鏈的共識機制（consensus），即在一個互不信任的市場中，要想使各節點達成一致的充分必要條件是每個節點出於對自身利益最大化的考慮，都會自發、誠實地遵守協議中預先設定的規則，判斷每一筆記錄的真實性，最終將判斷為真的記錄記入區塊鏈之中。attachments-2018-08-9yY7VRHa5b738e3d96021.jpg
換句話說，如果各節點具有各自獨立的利益並互相競爭，則這些節點幾乎不可能合謀欺騙你，而當節點們在網路中擁有公共信譽時，這一點體現得尤為明顯。區塊鏈技術正是運用一套基於共識的數學演算法，在機器之間建立"信任"網路，從而通過技術背書而非中心化信用機構來進行全新的信用創造。
當今區塊鏈的幾種共識機制介紹
區塊鏈上的共識機制有多種，但任何一種都不是完美無缺，或者說適用於所有應用場景的。
PoW 工作量證明
整個系統中每個節點為整個系統提供計算能力（簡稱算力），通過一個競爭機制，讓計算工作完成最出色的節點獲得系統的獎勵，即完成新生成貨幣的分配，簡單理解就是多勞多得，bitcoin、LTC等貨幣型區塊鏈就應用POW機制。
優點
完全去中心化節點自由進出，演算法簡單，容易實現破壞系統花費的成本巨大，只要網路破壞者的算力不超過網路總算力的50%,網路的交易狀態就能達成一致
缺點
浪費能源，這是最大的缺點區塊的確認時間難以縮短，如bitcoin每秒只能做7筆交易，不適合商業應用新的區塊鏈必須找到一種不同的散列演算法，否則就會面臨bitcoin的算力攻擊對節點的性能網路環境要求高容易產生分叉，需要等待多個確認無法達成最終一致性
PoS 權益證明
也稱股權證明，類似於你把財產存在銀行，這種模式會根據你持有加密貨幣的數量和時間，分配給你相應的利息。
優點
對節點性能要求低，達成共識時間短
缺點
沒有最終一致性，需要檢查點機制來彌補最終性
DPOW 委託股權證明
DPOW是 PoS 的進化方案，在常規 PoW和 PoS 中，任何一個新加入的區塊，都需要被整個網路所有節點做確認，非常影響效率。
DPoS則類似於現代董事會的投票機制，通過選舉代表來進行投票和決策。被選舉出的n個記賬節點來做新區塊的創建、驗證、簽名和相互監督，這樣就極大地減少了區塊創建和確認所需要消耗的時間和算力成本。
優點
大幅縮小參與驗證和記賬節點的數量，可以達到秒級的共識驗證
缺點
犧牲了去中心化的概念，不適合公有鏈
PBFT 實用拜占庭容錯
實用拜占庭容錯機制是一種採用"許可投票、少數服從多數"來選舉領導者並進行記賬的共識機制，該共識機制允許拜占庭容錯，允許強監督節點參與，具備許可權分級能力，性能更高，耗能更低，而且每輪記賬都會由全網節點共同選舉領導者，允許33%的節點作惡，容錯率為33%.實用拜占庭容錯特別適合聯盟鏈的應用場景。
優點
會背離中心化，加密貨幣的存在及獎勵機制會產生馬太效應，讓社區中的窮者更窮，富者更富共識效率高，可實現高頻交易
缺點
當系統只剩下33%的節點運行時，系統會停止運行
dBFT 授權拜占庭容錯
這種機制是用權益來選出記賬人，然後記賬人之間通過拜占庭容錯演算法達成共識。授權拜占庭容錯機制最核心的一點，就是最大限度地確保系統的最終性，使區塊鏈能夠適用於真正的金融應用場景。
優點
專業化的記賬人可以容忍任何類型的錯誤記賬由多人協同完成，每一個區塊都有最終性，不會分叉演算法的可靠性有嚴格的數學證明
缺點
當三分之一或以上記賬人停止工作後，系統將無法提供服務當三分之一或以上記賬人聯合作惡，可能會使系統出現分叉
Pool 驗證池
基於傳統的分布式一致性技術，加上數據驗證機制。
優點
不需要加密貨幣也可以工作，在成熟的分布式一致性演算法（Pasox、Raft）基礎上，實現秒級共識驗證。
缺點
去中心化程度不如bitcoin,更適合多方參與的多中心商業模式。
Paxos
這是一種傳統的分布式一致性演算法，是一種基於選舉領導者的共識機制。領導者節點擁有絕對許可權，並允許強監督節點參與，其性能高，資源消耗低。所有節點一般有線下准入機制，但選舉過程中不允許有作惡節點，不具備容錯性。
Paxos演算法中將節點分為三種類型：
proposer:提出一個提案，等待大家批准為結案。往往是客戶端擔任該角色
acceptor:負責對提案進行投票。往往是服務端擔任該角色
learner:被告知結案結果，並與之統一，不參與投票過程。可能為客戶端或服務端
Paxos 能保證在超過50%的正常節點存在時，系統能達成共識。
瑞波共識機制
瑞波共識演算法使一組節點能夠基於特殊節點列表形成共識，初始特殊節點列表就像一個俱樂部，要接納一個新成員，必須由該俱樂部51%的會員投票通過。共識遵循這些核心成員的"51%權利",外部人員則沒有影響力。由於該俱樂部由中心化開始，它將一直是中心化的，而如果它開始腐化，股東們什麼也做不了。與bitcoin及Peercoin一樣，瑞波系統將股東們與其投票權隔開，因此，它比其他系統更中心化。
Peercoin
Peercoin（點點幣，PPC），混合了POW工作量證明及POS權益證明方式，其中POW主要用於發行貨幣，未來預計隨著挖礦難度上升，產量降低，系統安全主要由POS維護。
在區塊鏈網路中，由於應用場景的不同，所設計的目標各異，不同的區塊鏈系統採用了不同的共識演算法。每種共識演算法都不是完美的，都有其優點和局限性。
區塊鏈解決了在不可信信道上傳輸可信信息、價值轉移的問題，而共識機制解決了區塊鏈如何分布式場景下達成一致性的問題。
雖然區塊鏈目前還處於發展的早期，行業發展還面臨著一些阻礙，但社會已經足夠多地認識到區塊鏈的價值，區塊鏈發展的腳步絕不會停滯不前，行業發展也定會找到突破阻礙的方法。
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書名：區塊鏈技術指南
作者：鄒均
豆瓣評分：6.4
出版社：機械工業出版社
出版年份：2016-11-1
頁數：254
內容簡介：
第1-2章為基礎和入門內容，著重是區塊鏈入門介紹，並講解區塊鏈的一些基礎概念。本書詳細、全面地介紹了區塊鏈的基礎知識與概念，剖析了區塊鏈的架構、底層實現細節以及加密技術，並配合行業應用案例，常見問題等，全面解讀大熱的區塊鏈技術實現與應用。第3-10章，著重是區塊鏈架構剖析，並講解區塊鏈的關鍵技術，包括密碼學和共識演算法；提供比特幣開發指南以及以太坊智能合同開發指南；同時介紹HyperLedger，討論區塊鏈的常見問題和典型的解決方案。第11章，從架構變革的角度探討IT發展的原動力，並提供對區塊鏈對未來IT發展的一些展望。
作者簡介：
鄒均，中關村區塊鏈產業聯盟專家、服務合約（ServiceContract）方向博士，關注與實踐區塊鏈技術與應用，現為海納雲CTO。曾任IBM澳洲金融行業首席軟體架構師。擅長雲計算、大數據、軟體定義存儲。融智北京高端外國專家，在國際會議期刊發表論文20餘篇。
張海寧，VMware中國雲原生應用首席架構師，Harbor企業級開源容器Registry項目負責人，CloudFoundry中國社區最早的技術佈道師之一，多年軟體開發經驗。曾任IBM資深軟體工程師、Sun公司資深架構師等。目前著重關注容器、雲計算和區塊鏈領域的研究和開發。
唐屹，廣州大學教授、理學博士，專注於網路信息安全、分布式計算、區塊鏈安全及應用等，為國外知名安全公司開發過橢圓曲線密碼軟體，獲密碼科技進步二等獎（省部級）。多次主持或參與完成國家*科技與人才項目基金工作。
李磊，合肥工業大學副教授，Macquarie大學博士。擅長數據挖掘、社會計算、智能計算。多次擔任IEEE國際會議程序委員會委員與組織者，在社會計算和區塊鏈等領域發表論文40餘篇，被引用350餘次。
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書名：區塊鏈技術指南
作者：鄒均
豆瓣評分：6.4
出版社：機械工業出版社
出版年份：2016-11-1
頁數：254
內容簡介：
第1-2章為基礎和入門內容，著重是區塊鏈入門介紹，並講解區塊鏈的一些基礎概念。本書詳細、全面地介紹了區塊鏈的基礎知識與概念，剖析了區塊鏈的架構、底層實現細節以及加密技術，並配合行業應用案例，常見問題等，全面解讀大熱的區塊鏈技術實現與應用。第3-10章，著重是區塊鏈架構剖析，並講解區塊鏈的關鍵技術，包括密碼學和共識演算法；提供比特幣開發指南以及以太坊智能合同開發指南；同時介紹HyperLedger，討論區塊鏈的常見問題和典型的解決方案。第11章，從架構變革的角度探討IT發展的原動力，並提供對區塊鏈對未來IT發展的一些展望。
作者簡介：
鄒均，中關村區塊鏈產業聯盟專家、服務合約（ServiceContract）方向博士，關注與實踐區塊鏈技術與應用，現為海納雲CTO。曾任IBM澳洲金融行業首席軟體架構師。擅長雲計算、大數據、軟體定義存儲。融智北京高端外國專家，在國際會議期刊發表論文20餘篇。
張海寧，VMware中國雲原生應用首席架構師，Harbor企業級開源容器Registry項目負責人，CloudFoundry中國社區最早的技術佈道師之一，多年軟體開發經驗。曾任IBM資深軟體工程師、Sun公司資深架構師等。目前著重關注容器、雲計算和區塊鏈領域的研究和開發。
唐屹，廣州大學教授、理學博士，專注於網路信息安全、分布式計算、區塊鏈安全及應用等，為國外知名安全公司開發過橢圓曲線密碼軟體，獲密碼科技進步二等獎（省部級）。多次主持或參與完成國家*科技與人才項目基金工作。
李磊，合肥工業大學副教授，Macquarie大學博士。擅長數據挖掘、社會計算、智能計算。多次擔任IEEE國際會議程序委員會委員與組織者，在社會計算和區塊鏈等領域發表論文40餘篇，被引用350餘次。
❼ 區塊鏈技術的六大核心演算法
區塊鏈技術的六大核心演算法
區塊鏈核心演算法一：拜占庭協定
拜占庭的故事大概是這么說的：拜占庭帝國擁有巨大的財富，周圍10個鄰邦垂誕已久，但拜占庭高牆聳立，固若金湯，沒有一個單獨的鄰邦能夠成功入侵。任何單個鄰邦入侵的都會失敗，同時也有可能自身被其他9個鄰邦入侵。拜占庭帝國防禦能力如此之強，至少要有十個鄰邦中的一半以上同時進攻，才有可能攻破。然而，如果其中的一個或者幾個鄰邦本身答應好一起進攻，但實際過程出現背叛，那麼入侵者可能都會被殲滅。於是每一方都小心行事，不敢輕易相信鄰國。這就是拜占庭將軍問題。
在這個分布式網路里：每個將軍都有一份實時與其他將軍同步的消息賬本。賬本里有每個將軍的簽名都是可以驗證身份的。如果有哪些消息不一致，可以知道消息不一致的是哪些將軍。盡管有消息不一致的，只要超過半數同意進攻，少數服從多數，共識達成。
由此，在一個分布式的系統中，盡管有壞人，壞人可以做任意事情(不受protocol限制)，比如不響應、發送錯誤信息、對不同節點發送不同決定、不同錯誤節點聯合起來干壞事等等。但是，只要大多數人是好人，就完全有可能去中心化地實現共識
區塊鏈核心演算法二：非對稱加密技術
在上述拜占庭協定中，如果10個將軍中的幾個同時發起消息，勢必會造成系統的混亂，造成各說各的攻擊時間方案，行動難以一致。誰都可以發起進攻的信息，但由誰來發出呢?其實這只要加入一個成本就可以了，即：一段時間內只有一個節點可以傳播信息。當某個節點發出統一進攻的消息後，各個節點收到發起者的消息必須簽名蓋章，確認各自的身份。
在如今看來，非對稱加密技術完全可以解決這個簽名問題。非對稱加密演算法的加密和解密使用不同的兩個密鑰.這兩個密鑰就是我們經常聽到的」公鑰」和」私鑰」。公鑰和私鑰一般成對出現, 如果消息使用公鑰加密,那麼需要該公鑰對應的私鑰才能解密; 同樣，如果消息使用私鑰加密,那麼需要該私鑰對應的公鑰才能解密。
區塊鏈核心演算法三：容錯問題
我們假設在此網路中，消息可能會丟失、損壞、延遲、重復發送，並且接受的順序與發送的順序不一致。此外，節點的行為可以是任意的：可以隨時加入、退出網路，可以丟棄消息、偽造消息、停止工作等，還可能發生各種人為或非人為的故障。我們的演算法對由共識節點組成的共識系統，提供的容錯能力，這種容錯能力同時包含安全性和可用性，並適用於任何網路環境。
區塊鏈核心演算法四：Paxos 演算法(一致性演算法)
Paxos演算法解決的問題是一個分布式系統如何就某個值(決議)達成一致。一個典型的場景是，在一個分布式資料庫系統中，如果各節點的初始狀態一致，每個節點都執行相同的操作序列，那麼他們最後能得到一個一致的狀態。為保證每個節點執行相同的命令序列，需要在每一條指令上執行一個「一致性演算法」以保證每個節點看到的指令一致。一個通用的一致性演算法可以應用在許多場景中，是分布式計算中的重要問題。節點通信存在兩種模型：共享內存和消息傳遞。Paxos演算法就是一種基於消息傳遞模型的一致性演算法。
區塊鏈核心演算法五：共識機制
區塊鏈共識演算法主要是工作量證明和權益證明。拿比特幣來說，其實從技術角度來看可以把PoW看做重復使用的Hashcash，生成工作量證明在概率上來說是一個隨機的過程。開采新的機密貨幣，生成區塊時，必須得到所有參與者的同意，那礦工必須得到區塊中所有數據的PoW工作證明。與此同時礦工還要時時觀察調整這項工作的難度，因為對網路要求是平均每10分鍾生成一個區塊。
區塊鏈核心演算法六：分布式存儲
分布式存儲是一種數據存儲技術，通過網路使用每台機器上的磁碟空間，並將這些分散的存儲資源構成一個虛擬的存儲設備，數據分散的存儲在網路中的各個角落。所以，分布式存儲技術並不是每台電腦都存放完整的數據，而是把數據切割後存放在不同的電腦里。就像存放100個雞蛋，不是放在同一個籃子里，而是分開放在不同的地方，加起來的總和是100個。
❽ 如何通俗的理解ibm區塊鏈技術hyperledger-fabric中的共識演算法pbft
1、區塊鏈的技術是什麼? 如果我們把資料庫假設成一本賬本，讀寫資料庫就可以看做一種記賬的行為，區塊鏈技術的原理就是在一段時間內找出記賬最快最好的人，由這個人來記賬，然後將賬本的這一頁信息發給整個系統里的其他所有人。
❾ 金窩窩區塊鏈技術中 共識演算法的作用是什麼
金窩窩分析區塊鏈技術中的共識機制如下：
區塊鏈是一種去中心化的分布式賬本系統，由於點對點網路下存在較高的網路延遲，各個節點所觀察到的交易事務先後順序不可能完全一致。
因此區塊鏈系統需要設計一種機制對在一定的時間內發生的事務的先後順序進行共識。這種對一個時間窗口內的事務的先後順序達成共識的演算法被稱為「共識機制」。
❿ 區塊鏈有幾種共識演算法
Ripple Consensus（瑞波共識演算法）
使一組節點能夠基於特殊節點列表達成共識。初始特殊節點列表就像一個俱樂部，要接納一個新成員，必須由51%的該俱樂部會員投票通過。共識遵循這核心成員的51%權力，外部人員則沒有影響力。由於該俱樂部由「中心化」開始，它將一直是「中心化的」，而如果它開始腐化，股東們什麼也做不了。
5、PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance（實用拜占庭容錯演算法）
PBFT是一種狀態機副本復制演算法，即服務作為狀態機進行建模，狀態機在分布式系統的不同節點進行副本復制。每個狀態機的副本都保存了服務的狀態，同時也實現了服務的操作。將所有的副本組成的集合使用大寫字母R表示，使用0到|R|-1的整數表示每一個副本。為了描述方便，假設|R|=3f+1，這里f是有可能失效的副本的最大個數。盡管可以存在多於3f+1個副本，但是額外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。
PBFT演算法主要特點如下：客戶端向主節點發送請求調用服務操作；主節點通過廣播將請求發送給其他副本；所有副本都執行請求並將結果發回客戶端；客戶端需要等待f+1個不同副本節點發回相同的結果，作為整個操作的最終結果。