以太坊的共識演算法解讀

『壹』 區塊鏈的共識機制是什麼優缺點有哪些

區塊鏈的共識機制有很多，說一個影響力最大的比特幣背後的pow共識機制，好處是安全 不可篡改 全球流通 缺點是速度太慢了 一秒鍾只能處理7筆交易

『貳』 以太坊架構是怎麼樣的

以太坊最上層的是DApp。它通過Web3.js和智能合約層進行交換。所有的智能合約都運行在EVM（以太坊虛擬機）上，並會用到RPC的調用。在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心內容，包括：blockChain, 共識演算法，挖礦以及網路層。除了DApp外，其他的所有部分都在以太坊的客戶端里，目前最流行的以太坊客戶端就是Geth（Go-Ethereum）

『叄』 區塊鏈幾大共識機制及優缺點

首先，沒有一種共識機制是完美無缺的，各共識機制都有其優缺點，有些共識機制是為解決一些特定的問題而生。
1.pow( Proof of Work）工作量證明
一句話介紹：乾的越多，收的越多。
依賴機器進行數學運算來獲取記賬權，資源消耗相比其他共識機制高、可監管性弱，同時每次達成共識需要全網共同參與運算，性能效率比較低，容錯性方面允許全網50%節點出錯。
優點：
1)演算法簡單，容易實現；
2)節點間無需交換額外的信息即可達成共識；
3)破壞系統需要投入極大的成本；
缺點：
1)浪費能源；
2)區塊的確認時間難以縮短；
3)新的區塊鏈必須找到一種不同的散列演算法，否則就會面臨比特幣的算力攻擊；
4)容易產生分叉，需要等待多個確認；
5)永遠沒有最終性，需要檢查點機制來彌補最終性；
2.POS Proof of Stake，權益證明
一句話介紹：持有越多，獲得越多。
主要思想是節點記賬權的獲得難度與節點持有的權益成反比，相對於PoW，一定程度減少了數學運算帶來的資源消耗，性能也得到了相應的提升，但依然是基於哈希運算競爭獲取記賬權的方式，可監管性弱。該共識機制容錯性和PoW相同。它是Pow的一種升級共識機制，根據每個節點所佔代幣的比例和時間，等比例的降低挖礦難度，從而加快找隨機數的速度
優點：在一定程度上縮短了共識達成的時間；不再需要大量消耗能源挖礦。
缺點：還是需要挖礦，本質上沒有解決商業應用的痛點；所有的確認都只是一個概率上的表達，而不是一個確定性的事情，理論上有可能存在其他攻擊影響。例如，以太坊的DAO攻擊事件造成以太坊硬分叉，而ETC由此事件出現，事實上證明了此次硬分叉的失敗。
DPOS與POS原理相同，只是選了一些「人大代表」。
BitShares社區首先提出了DPoS機制。
與PoS的主要區別在於節點選舉若干代理人，由代理人驗證和記賬。其合規監管、性能、資源消耗和容錯性與PoS相似。類似於董事會投票，持幣者投出一定數量的節點，代理他們進行驗證和記賬。
DPoS的工作原理為：
去中心化表示每個股東按其持股比例擁有影響力，51%股東投票的結果將是不可逆且有約束力的。其挑戰是通過及時而高效的方法達到51%批准。為達到這個目標，每個股東可以將其投票權授予一名代表。獲票數最多的前100位代表按既定時間表輪流產生區塊。每名代表分配到一個時間段來生產區塊。所有的代表將收到等同於一個平均水平的區塊所含交易費的10%作為報酬。如果一個平均水平的區塊含有100股作為交易費，一名代表將獲得1股作為報酬。
網路延遲有可能使某些代表沒能及時廣播他們的區塊，而這將導致區塊鏈分叉。然而，這不太可能發生，因為製造區塊的代表可以與製造前後區塊的代表建立直接連接。建立這種與你之後的代表(也許也包括其後的那名代表)的直接連接是為了確保你能得到報酬。
該模式可以每30秒產生一個新區塊，並且在正常的網路條件下區塊鏈分叉的可能性極其小，即使發生也可以在幾分鍾內得到解決。
成為代表：
成為一名代表，你必須在網路上注冊你的公鑰，然後分配到一個32位的特有標識符。然後該標識符會被每筆交易數據的「頭部」引用。
授權選票：
每個錢包有一個參數設置窗口，在該窗口裡用戶可以選擇一個或更多的代表，並將其分級。一經設定，用戶所做的每筆交易將把選票從「輸入代表」轉移至「輸出代表」。一般情況下，用戶不會創建特別以投票為目的的交易，因為那將耗費他們一筆交易費。但在緊急情況下，某些用戶可能覺得通過支付費用這一更積極的方式來改變他們的投票是值得的。
保持代表誠實：
每個錢包將顯示一個狀態指示器，讓用戶知道他們的代表表現如何。如果他們錯過了太多的區塊，那麼系統將會推薦用戶去換一個新的代表。如果任何代表被發現簽發了一個無效的區塊，那麼所有標准錢包將在每個錢包進行更多交易前要求選出一個新代表。
抵抗攻擊：
在抵抗攻擊上，因為前100名代表所獲得的權力權是相同的，每名代表都有一份相等的投票權。因此，無法通過獲得超過1%的選票而將權力集中到一個單一代表上。因為只有100名代表，可以想像一個攻擊者對每名輪到生產區塊的代表依次進行拒絕服務攻擊。幸運的是，由於事實上每名代表的標識是其公鑰而非IP地址，這種特定攻擊的威脅很容易被減輕。這將使確定DDOS攻擊目標更為困難。而代表之間的潛在直接連接，將使妨礙他們生產區塊變得更為困難。
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：整個共識機制還是依賴於代幣，很多商業應用是不需要代幣存在的。
3.PBFT ：Practical Byzantine Fault Tolerance，實用拜占庭容錯
介紹：在保證活性和安全性（liveness & safety）的前提下提供了(n-1)/3的容錯性。
在分布式計算上，不同的計算機透過訊息交換，嘗試達成共識；但有時候，系統上協調計算機（Coordinator / Commander）或成員計算機 （Member /Lieutanent）可能因系統錯誤並交換錯的訊息，導致影響最終的系統一致性。
拜占庭將軍問題就根據錯誤計算機的數量，尋找可能的解決辦法，這無法找到一個絕對的答案，但只可以用來驗證一個機制的有效程度。
而拜占庭問題的可能解決方法為：
在 N ≥ 3F + 1 的情況下一致性是可能解決。其中，N為計算機總數，F為有問題計算機總數。信息在計算機間互相交換後，各計算機列出所有得到的信息，以大多數的結果作為解決辦法。
1）系統運轉可以脫離幣的存在，pbft演算法共識各節點由業務的參與方或者監管方組成，安全性與穩定性由業務相關方保證。
2）共識的時延大約在2~5秒鍾，基本達到商用實時處理的要求。
3）共識效率高，可滿足高頻交易量的需求。
缺點：
1)當有1/3或以上記賬人停止工作後，系統將無法提供服務；
2)當有1/3或以上記賬人聯合作惡，且其它所有的記賬人被恰好分割為兩個網路孤島時，惡意記賬人可以使系統出現分叉，但是會留下密碼學證據
下面說兩個國產的吧~
4.dBFT： delegated BFT 授權拜占庭容錯演算法
介紹：小蟻採用的dBFT機制，是由權益來選出記賬人，然後記賬人之間通過拜占庭容錯演算法來達成共識。
此演算法在PBFT基礎上進行了以下改進：
將C/S架構的請求響應模式，改進為適合P2P網路的對等節點模式；
將靜態的共識參與節點改進為可動態進入、退出的動態共識參與節點；
為共識參與節點的產生設計了一套基於持有權益比例的投票機制，通過投票決定共識參與節點（記賬節點）；
在區塊鏈中引入數字證書，解決了投票中對記賬節點真實身份的認證問題。
優點：
1)專業化的記賬人；
2)可以容忍任何類型的錯誤；
3)記賬由多人協同完成，每一個區塊都有最終性，不會分叉；
4)演算法的可靠性有嚴格的數學證明；
缺點：
1)當有1/3或以上記賬人停止工作後，系統將無法提供服務；
2)當有1/3或以上記賬人聯合作惡，且其它所有的記賬人被恰好分割為兩個網路孤島時，惡意記賬人可以使系統出現分叉，但是會留下密碼學證據；
以上總結來說，dBFT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。
5.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：不需要代幣也可以工作，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bictoin；更適合多方參與的多中心商業模式。

『肆』 近有消息稱以太坊開發者保守將在2021年底結束PoW挖礦,怎麼解讀

如下：

回顧ETH2.0的發展是這樣的：V神從2015年便開始研究把以太坊切換到PoS，並在2018年正式提出 2.0計劃，後來進展非常緩慢，直到2020爆發的各類DeFi項目。

導致鏈上GAS費用從平時的20-30Gwei，一度漲到500Gwei以上，鏈上生態體驗非常差，最後不得已於2020年底啟動了ETH2.0升級（0階段）。

由於ETH2.0已經說了很久，各種關於升級周期的分析文章也很多，普遍認為大概要升級2-3年，因為當中有半年至壹年時間要PoS和PoW雙鏈並行，以檢驗PoS是否真的安全可靠，大概到2022年-2023年才會合並雙鏈，完全結束PoW，保留PoS。

但現在突然公告加速，出乎所有人的預料，尤其是礦工們的預期，畢竟持幣和持有礦機的人的心態是不一樣的，礦工對PoS非常敏感。從星火昨天發文的公告來看，就是要求以太坊官方再明確一次升級預期，別找一個非核心開發員發短短的一句話就算，會引起很多誤讀。

之前大家一直以為ETH2.0升級在技術上非常復雜且龐大，然而現在我的解讀是，大夥都高估了升級的復雜性，我猜官方團隊其實已基本掌握核心要點，畢竟ETH不是第一個吃PoS共識的螃蟹，可供參考借鑒的例子很多。

以前升級進度緩慢，其實是官方一直在遷就和照顧礦工們的利益，直到去年才迫不得已才啟動升級，然後又模糊地公布一個升級計劃和時間表。

到了今年一看，情勢不對，別家的生態鏈發展迅速，如火如荼，手續費低，交易速度快，使用體驗不是一般地好，官方很擔心，怕再這樣下去生態會崩，於是不管了，在沒有任何吹風的情況下，直接讓一個開發人員發布消息，然後官方再轉發確認消息，我的天，這是不好意思的表現嗎？

那麼結論來了（我們只關心結論），年底前真能結束PoW嗎？有人說是假消息，有人說肯定會跳票，前者基本否定，後者呢？

如我上面解讀，就是不會跳票啊，你以前有看過官方說得這么明確和肯定嗎？沒有。這次還用了conservatively（保守地）這個詞，意思是就是只會提前，不會跳票。我認為這種可能高達90%。

還沒投資顯卡的建議可以緩一下。或者把錢定投ETC吧，估計年底有大量算力轉移到ETC上面，估計對幣價利好。有朋友說可能未必轉移算力，可能賣顯卡，我認為這種比例不會太高，畢竟顯卡算力是多年累積下來，如果在同一時間點集中拋售，賣不了幾個錢，礦工們的更優選擇是挖別的幣種。

以上為個人看法，自己獨立思考最重要，錢是自己的。

『伍』 區塊鏈共識機制

PoW：工作量證明 (Proof of Work，簡稱 PoW ) ，簡單的解釋就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作。因為監測工作的整個過程通常是極為低效的，而通過對工作的結果進行認證來證明完成了相應的工作量，則是一種非常高效的方式。比如現實生活中的畢業證、駕駛證等等，都是通過檢驗結果的方式所取得的證明。這就是說，你獲得多少幣，取決於你對挖礦貢獻的有效工作。簡單的理解，你電腦性能越好，你獲得的收益就會越多，這就是根據你的工作量來執行幣的分配。大部分的數字貨幣，比如比特幣、萊特幣等等，都是基於 PoW 模式的虛擬貨幣(算力越高、挖礦時間越長，你獲得的幣就越多)。
PoS：PoS 是一種在公鏈中的共識演算法，可作為 PoW 演算法的一種替換。PoW是保證比特幣、當前以太坊和許多其它區塊鏈安全的一種機制，但是 PoW 演算法在挖礦過程中因破壞環境和浪費電力而受到指責。PoS 試圖通過以一種不同的機製取代挖礦的概念，從而解決這些問題。
PoS 機制可以被描述成一種虛擬挖礦。PoS 主要依賴於區塊鏈自身里的代幣。在PoW 中，一個用戶可能拿 1000 美元來買計算機，加入網路來挖礦產生新區塊，從而得到獎勵。而在 PoS 中，用戶可以拿 1000 美元購買等價值的代幣，把這些代幣當作押金放入 PoS 機制中，這樣用戶就有機會產生新塊而得到獎勵。在 PoW 中，如果用戶花費 2000 美元購買硬體設備，當然會獲得兩倍算力來挖礦，從而獲得兩倍獎勵。同樣，在 PoS 機制中投入兩倍的代幣作為押金，就有兩倍大的機會獲得產生新區塊的權利。

『陸』 以太坊架構意識是什麼有做以太坊開發的嗎

以太坊構架意識就是區域塊鏈6層構架。分別是：數據層，網路層，共識層，激勵層，合約層，應用層。我個人覺得做以太坊開發做的比好的就是盛世華彩，感覺很專業的

『柒』 以太坊升級是什麼意思

以太坊君士坦丁堡（Constantinople）分叉即將開始，很多人都對本次分叉感到好奇，不確定是否需要提前做好准備。
簡單來說：如果你只是ETH的持有者，本次升級你不需要做任何准備。

『捌』 如何看待以太坊的ETH2.0

我個人非常看好以太坊2.0之後的發展，但我並不是特別看好以太坊之後的價格。

當以太坊升級到2.0以後，以太坊的證明模式將會發生變化。在此之前，以太坊一直通過POW的方式來提供證明。但在此之後，以太坊將會把證明模式調整為POS。當以太坊正式進入到2.0時代之後，以太坊的交易速度將會進一步提高，交易手續費也會大幅壓縮，都會顯著解決當前以太坊的交易困境。從某種程度上來說，以太坊到時候將會成為真正意義上的第一公鏈。至於以太坊以後的價格問題，當以太坊失去礦工的支持之後，我覺得價格很難突破新高。

綜上所述，在以太坊沒有正式升級到2.0之前，一切討論都只不過是猜測而已，你可以參考一下。

『玖』 以太坊分叉是遵循什麼推理邏輯

以太霧EthereumFog，簡稱：ETF，是以太坊Ethereum的分叉鏈，是為了解決以太坊所缺乏的分布式存儲和分布式計算能力而生，後期會切換為POW+POS混合挖礦。原生Coin為ETF。
接下去，簡單闡述下之所以做出「分叉概念幣」的推理邏輯：

1、利益的需求。針對這一點，內參從來不掩飾。現在的分叉，或多或少都夾雜著背後利益團體的訴求。追求利益，追求高效的資金投資回報率是永恆的主題。

中國有句古話叫：一鼓作氣，再而衰，三而竭。比特幣經過多次的分叉，價格被推上新高，已經成為很多人「買不起」的標的，並且由於單價的高昂，使得分叉帶來的糖果越來越沒吸引力，用句玩笑話就是：比特幣稍微一哆嗦，也許你心心念念的糖果錢就跌進去了。

基於此，主力何嘗不明白。那麼，就順理成章轉而向其他主鏈尋求分叉利益。以太坊作為全球市值第二大數字貨幣，無論從規模還是群眾基礎，都是最佳的選擇對象。

當然，以太之後，還會有別的分叉主鏈被瞄上，我們不妨拭目以待。

2、進化的需求。這一點其實應該放在首位，但是在投機氛圍下，反而成了容易被忽視的點。

我們不得不承認，現在的比特幣也好，以太坊也罷。要想真正大規模商用，還存在諸多的問題，而且每個問題都是一塊硬骨頭。一隻「貓」給以太坊造成了不小的麻煩，有計劃說，一些團隊正在依葫蘆畫瓢，開發「狗、兔子」等以太坊鏈上養成游戲。以太坊對於技術（擴展性、處理能力、並發量、延時性等）的需求已經迫在眉睫。

而基於共識的分叉，是受大家歡迎的，也是必需的。

一切未完待續，大幕一旦拉開，分叉潮將滾滾而來。

『拾』 最近發現一個創新共識演算法的公鏈項目：GAIAWORLD區塊鏈，怎麼看待現有的區塊鏈公鏈項目

總的來說，區塊鏈公鏈現在競爭激烈，因為公鏈項目是區塊鏈生態的根基，公鏈是系統龐大、極其復雜、難度極高的超級工程。目前整體市場的局面就跟當初的電腦系統問世初期類似，最開始是 LINUX操作系統和UNIX（尤尼斯）的此消彼長，最終卻是WINDOWS稱霸，伴隨蘋果的OS到長期並存的狀態。
 
目前公鏈呼聲最高的無外乎是以太坊和EOS，但是EOS最近爆出史詩級漏洞後，市值大跌，被多家媒體唱衰。往往一開始最看好的不一定能贏到最後，最近因為他們創新的共識演算法，提出了頗有創新性的CPOS，關注了一個新公鏈項目。

名字叫GAIAWORLD公鏈，他們的CPOS共識演算法是他們最核心的技術。具體技術細節可以去官網看看白皮書，總之就是tps速度快達到了新高度，比以太坊快，能夠支撐大型項目的布局。
 
同時他們創新了兩項其他技術，平行鏈技術能夠供其他開發者更容易的發布側鏈，然後是神盾協議，大致是一種特定的智能合約協議。 
 
現在空氣項目那麼多，確實不太好分辨各種項目的好壞，但是我覺得有技術站台才是有未來的。
望採納