以太坊的共识算法解读

『壹』 区块链的共识机制是什么优缺点有哪些

区块链的共识机制有很多，说一个影响力最大的比特币背后的pow共识机制，好处是安全 不可篡改 全球流通 缺点是速度太慢了 一秒钟只能处理7笔交易

『贰』 以太坊架构是怎么样的

以太坊最上层的是DApp。它通过Web3.js和智能合约层进行交换。所有的智能合约都运行在EVM（以太坊虚拟机）上，并会用到RPC的调用。在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心内容，包括：blockChain, 共识算法，挖矿以及网络层。除了DApp外，其他的所有部分都在以太坊的客户端里，目前最流行的以太坊客户端就是Geth（Go-Ethereum）

『叁』 区块链几大共识机制及优缺点

首先，没有一种共识机制是完美无缺的，各共识机制都有其优缺点，有些共识机制是为解决一些特定的问题而生。
1.pow( Proof of Work）工作量证明
一句话介绍：干的越多，收的越多。
依赖机器进行数学运算来获取记账权，资源消耗相比其他共识机制高、可监管性弱，同时每次达成共识需要全网共同参与运算，性能效率比较低，容错性方面允许全网50%节点出错。
优点：
1)算法简单，容易实现；
2)节点间无需交换额外的信息即可达成共识；
3)破坏系统需要投入极大的成本；
缺点：
1)浪费能源；
2)区块的确认时间难以缩短；
3)新的区块链必须找到一种不同的散列算法，否则就会面临比特币的算力攻击；
4)容易产生分叉，需要等待多个确认；
5)永远没有最终性，需要检查点机制来弥补最终性；
2.POS Proof of Stake，权益证明
一句话介绍：持有越多，获得越多。
主要思想是节点记账权的获得难度与节点持有的权益成反比，相对于PoW，一定程度减少了数学运算带来的资源消耗，性能也得到了相应的提升，但依然是基于哈希运算竞争获取记账权的方式，可监管性弱。该共识机制容错性和PoW相同。它是Pow的一种升级共识机制，根据每个节点所占代币的比例和时间，等比例的降低挖矿难度，从而加快找随机数的速度
优点：在一定程度上缩短了共识达成的时间；不再需要大量消耗能源挖矿。
缺点：还是需要挖矿，本质上没有解决商业应用的痛点；所有的确认都只是一个概率上的表达，而不是一个确定性的事情，理论上有可能存在其他攻击影响。例如，以太坊的DAO攻击事件造成以太坊硬分叉，而ETC由此事件出现，事实上证明了此次硬分叉的失败。
DPOS与POS原理相同，只是选了一些“人大代表”。
BitShares社区首先提出了DPoS机制。
与PoS的主要区别在于节点选举若干代理人，由代理人验证和记账。其合规监管、性能、资源消耗和容错性与PoS相似。类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，代理他们进行验证和记账。
DPoS的工作原理为：
去中心化表示每个股东按其持股比例拥有影响力，51%股东投票的结果将是不可逆且有约束力的。其挑战是通过及时而高效的方法达到51%批准。为达到这个目标，每个股东可以将其投票权授予一名代表。获票数最多的前100位代表按既定时间表轮流产生区块。每名代表分配到一个时间段来生产区块。所有的代表将收到等同于一个平均水平的区块所含交易费的10%作为报酬。如果一个平均水平的区块含有100股作为交易费，一名代表将获得1股作为报酬。
网络延迟有可能使某些代表没能及时广播他们的区块，而这将导致区块链分叉。然而，这不太可能发生，因为制造区块的代表可以与制造前后区块的代表建立直接连接。建立这种与你之后的代表(也许也包括其后的那名代表)的直接连接是为了确保你能得到报酬。
该模式可以每30秒产生一个新区块，并且在正常的网络条件下区块链分叉的可能性极其小，即使发生也可以在几分钟内得到解决。
成为代表：
成为一名代表，你必须在网络上注册你的公钥，然后分配到一个32位的特有标识符。然后该标识符会被每笔交易数据的“头部”引用。
授权选票：
每个钱包有一个参数设置窗口，在该窗口里用户可以选择一个或更多的代表，并将其分级。一经设定，用户所做的每笔交易将把选票从“输入代表”转移至“输出代表”。一般情况下，用户不会创建特别以投票为目的的交易，因为那将耗费他们一笔交易费。但在紧急情况下，某些用户可能觉得通过支付费用这一更积极的方式来改变他们的投票是值得的。
保持代表诚实：
每个钱包将显示一个状态指示器，让用户知道他们的代表表现如何。如果他们错过了太多的区块，那么系统将会推荐用户去换一个新的代表。如果任何代表被发现签发了一个无效的区块，那么所有标准钱包将在每个钱包进行更多交易前要求选出一个新代表。
抵抗攻击：
在抵抗攻击上，因为前100名代表所获得的权力权是相同的，每名代表都有一份相等的投票权。因此，无法通过获得超过1%的选票而将权力集中到一个单一代表上。因为只有100名代表，可以想象一个攻击者对每名轮到生产区块的代表依次进行拒绝服务攻击。幸运的是，由于事实上每名代表的标识是其公钥而非IP地址，这种特定攻击的威胁很容易被减轻。这将使确定DDOS攻击目标更为困难。而代表之间的潜在直接连接，将使妨碍他们生产区块变得更为困难。
优点：大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证。
缺点：整个共识机制还是依赖于代币，很多商业应用是不需要代币存在的。
3.PBFT ：Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错
介绍：在保证活性和安全性（liveness & safety）的前提下提供了(n-1)/3的容错性。
在分布式计算上，不同的计算机透过讯息交换，尝试达成共识；但有时候，系统上协调计算机（Coordinator / Commander）或成员计算机 （Member /Lieutanent）可能因系统错误并交换错的讯息，导致影响最终的系统一致性。
拜占庭将军问题就根据错误计算机的数量，寻找可能的解决办法，这无法找到一个绝对的答案，但只可以用来验证一个机制的有效程度。
而拜占庭问题的可能解决方法为：
在 N ≥ 3F + 1 的情况下一致性是可能解决。其中，N为计算机总数，F为有问题计算机总数。信息在计算机间互相交换后，各计算机列出所有得到的信息，以大多数的结果作为解决办法。
1）系统运转可以脱离币的存在，pbft算法共识各节点由业务的参与方或者监管方组成，安全性与稳定性由业务相关方保证。
2）共识的时延大约在2~5秒钟，基本达到商用实时处理的要求。
3）共识效率高，可满足高频交易量的需求。
缺点：
1)当有1/3或以上记账人停止工作后，系统将无法提供服务；
2)当有1/3或以上记账人联合作恶，且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时，恶意记账人可以使系统出现分叉，但是会留下密码学证据
下面说两个国产的吧~
4.dBFT： delegated BFT 授权拜占庭容错算法
介绍：小蚁采用的dBFT机制，是由权益来选出记账人，然后记账人之间通过拜占庭容错算法来达成共识。
此算法在PBFT基础上进行了以下改进：
将C/S架构的请求响应模式，改进为适合P2P网络的对等节点模式；
将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的动态共识参与节点；
为共识参与节点的产生设计了一套基于持有权益比例的投票机制，通过投票决定共识参与节点（记账节点）；
在区块链中引入数字证书，解决了投票中对记账节点真实身份的认证问题。
优点：
1)专业化的记账人；
2)可以容忍任何类型的错误；
3)记账由多人协同完成，每一个区块都有最终性，不会分叉；
4)算法的可靠性有严格的数学证明；
缺点：
1)当有1/3或以上记账人停止工作后，系统将无法提供服务；
2)当有1/3或以上记账人联合作恶，且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时，恶意记账人可以使系统出现分叉，但是会留下密码学证据；
以上总结来说，dBFT机制最核心的一点，就是最大限度地确保系统的最终性，使区块链能够适用于真正的金融应用场景。
5.POOL验证池
基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制。
优点：不需要代币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，实现秒级共识验证。
缺点：去中心化程度不如bictoin；更适合多方参与的多中心商业模式。

『肆』 近有消息称以太坊开发者保守将在2021年底结束PoW挖矿,怎么解读

如下：

回顾ETH2.0的发展是这样的：V神从2015年便开始研究把以太坊切换到PoS，并在2018年正式提出 2.0计划，后来进展非常缓慢，直到2020爆发的各类DeFi项目。

导致链上GAS费用从平时的20-30Gwei，一度涨到500Gwei以上，链上生态体验非常差，最后不得已于2020年底启动了ETH2.0升级（0阶段）。

由于ETH2.0已经说了很久，各种关于升级周期的分析文章也很多，普遍认为大概要升级2-3年，因为当中有半年至壹年时间要PoS和PoW双链并行，以检验PoS是否真的安全可靠，大概到2022年-2023年才会合并双链，完全结束PoW，保留PoS。

但现在突然公告加速，出乎所有人的预料，尤其是矿工们的预期，毕竟持币和持有矿机的人的心态是不一样的，矿工对PoS非常敏感。从星火昨天发文的公告来看，就是要求以太坊官方再明确一次升级预期，别找一个非核心开发员发短短的一句话就算，会引起很多误读。

之前大家一直以为ETH2.0升级在技术上非常复杂且庞大，然而现在我的解读是，大伙都高估了升级的复杂性，我猜官方团队其实已基本掌握核心要点，毕竟ETH不是第一个吃PoS共识的螃蟹，可供参考借鉴的例子很多。

以前升级进度缓慢，其实是官方一直在迁就和照顾矿工们的利益，直到去年才迫不得已才启动升级，然后又模糊地公布一个升级计划和时间表。

到了今年一看，情势不对，别家的生态链发展迅速，如火如荼，手续费低，交易速度快，使用体验不是一般地好，官方很担心，怕再这样下去生态会崩，于是不管了，在没有任何吹风的情况下，直接让一个开发人员发布消息，然后官方再转发确认消息，我的天，这是不好意思的表现吗？

那么结论来了（我们只关心结论），年底前真能结束PoW吗？有人说是假消息，有人说肯定会跳票，前者基本否定，后者呢？

如我上面解读，就是不会跳票啊，你以前有看过官方说得这么明确和肯定吗？没有。这次还用了conservatively（保守地）这个词，意思是就是只会提前，不会跳票。我认为这种可能高达90%。

还没投资显卡的建议可以缓一下。或者把钱定投ETC吧，估计年底有大量算力转移到ETC上面，估计对币价利好。有朋友说可能未必转移算力，可能卖显卡，我认为这种比例不会太高，毕竟显卡算力是多年累积下来，如果在同一时间点集中抛售，卖不了几个钱，矿工们的更优选择是挖别的币种。

以上为个人看法，自己独立思考最重要，钱是自己的。

『伍』 区块链共识机制

PoW：工作量证明 (Proof of Work，简称 PoW ) ，简单的解释就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。因为监测工作的整个过程通常是极为低效的，而通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量，则是一种非常高效的方式。比如现实生活中的毕业证、驾驶证等等，都是通过检验结果的方式所取得的证明。这就是说，你获得多少币，取决于你对挖矿贡献的有效工作。简单的理解，你电脑性能越好，你获得的收益就会越多，这就是根据你的工作量来执行币的分配。大部分的数字货币，比如比特币、莱特币等等，都是基于 PoW 模式的虚拟货币(算力越高、挖矿时间越长，你获得的币就越多)。
PoS：PoS 是一种在公链中的共识算法，可作为 PoW 算法的一种替换。PoW是保证比特币、当前以太坊和许多其它区块链安全的一种机制，但是 PoW 算法在挖矿过程中因破坏环境和浪费电力而受到指责。PoS 试图通过以一种不同的机制取代挖矿的概念，从而解决这些问题。
PoS 机制可以被描述成一种虚拟挖矿。PoS 主要依赖于区块链自身里的代币。在PoW 中，一个用户可能拿 1000 美元来买计算机，加入网络来挖矿产生新区块，从而得到奖励。而在 PoS 中，用户可以拿 1000 美元购买等价值的代币，把这些代币当作押金放入 PoS 机制中，这样用户就有机会产生新块而得到奖励。在 PoW 中，如果用户花费 2000 美元购买硬件设备，当然会获得两倍算力来挖矿，从而获得两倍奖励。同样，在 PoS 机制中投入两倍的代币作为押金，就有两倍大的机会获得产生新区块的权利。

『陆』 以太坊架构意识是什么有做以太坊开发的吗

以太坊构架意识就是区域块链6层构架。分别是：数据层，网络层，共识层，激励层，合约层，应用层。我个人觉得做以太坊开发做的比好的就是盛世华彩，感觉很专业的

『柒』 以太坊升级是什么意思

以太坊君士坦丁堡（Constantinople）分叉即将开始，很多人都对本次分叉感到好奇，不确定是否需要提前做好准备。
简单来说：如果你只是ETH的持有者，本次升级你不需要做任何准备。

『捌』 如何看待以太坊的ETH2.0

我个人非常看好以太坊2.0之后的发展，但我并不是特别看好以太坊之后的价格。

当以太坊升级到2.0以后，以太坊的证明模式将会发生变化。在此之前，以太坊一直通过POW的方式来提供证明。但在此之后，以太坊将会把证明模式调整为POS。当以太坊正式进入到2.0时代之后，以太坊的交易速度将会进一步提高，交易手续费也会大幅压缩，都会显著解决当前以太坊的交易困境。从某种程度上来说，以太坊到时候将会成为真正意义上的第一公链。至于以太坊以后的价格问题，当以太坊失去矿工的支持之后，我觉得价格很难突破新高。

综上所述，在以太坊没有正式升级到2.0之前，一切讨论都只不过是猜测而已，你可以参考一下。

『玖』 以太坊分叉是遵循什么推理逻辑

以太雾EthereumFog，简称：ETF，是以太坊Ethereum的分叉链，是为了解决以太坊所缺乏的分布式存储和分布式计算能力而生，后期会切换为POW+POS混合挖矿。原生Coin为ETF。
接下去，简单阐述下之所以做出“分叉概念币”的推理逻辑：

1、利益的需求。针对这一点，内参从来不掩饰。现在的分叉，或多或少都夹杂着背后利益团体的诉求。追求利益，追求高效的资金投资回报率是永恒的主题。

中国有句古话叫：一鼓作气，再而衰，三而竭。比特币经过多次的分叉，价格被推上新高，已经成为很多人“买不起”的标的，并且由于单价的高昂，使得分叉带来的糖果越来越没吸引力，用句玩笑话就是：比特币稍微一哆嗦，也许你心心念念的糖果钱就跌进去了。

基于此，主力何尝不明白。那么，就顺理成章转而向其他主链寻求分叉利益。以太坊作为全球市值第二大数字货币，无论从规模还是群众基础，都是最佳的选择对象。

当然，以太之后，还会有别的分叉主链被瞄上，我们不妨拭目以待。

2、进化的需求。这一点其实应该放在首位，但是在投机氛围下，反而成了容易被忽视的点。

我们不得不承认，现在的比特币也好，以太坊也罢。要想真正大规模商用，还存在诸多的问题，而且每个问题都是一块硬骨头。一只“猫”给以太坊造成了不小的麻烦，有计划说，一些团队正在依葫芦画瓢，开发“狗、兔子”等以太坊链上养成游戏。以太坊对于技术（扩展性、处理能力、并发量、延时性等）的需求已经迫在眉睫。

而基于共识的分叉，是受大家欢迎的，也是必需的。

一切未完待续，大幕一旦拉开，分叉潮将滚滚而来。

『拾』 最近发现一个创新共识算法的公链项目：GAIAWORLD区块链，怎么看待现有的区块链公链项目

总的来说，区块链公链现在竞争激烈，因为公链项目是区块链生态的根基，公链是系统庞大、极其复杂、难度极高的超级工程。目前整体市场的局面就跟当初的电脑系统问世初期类似，最开始是 LINUX操作系统和UNIX（尤尼斯）的此消彼长，最终却是WINDOWS称霸，伴随苹果的OS到长期并存的状态。
 
目前公链呼声最高的无外乎是以太坊和EOS，但是EOS最近爆出史诗级漏洞后，市值大跌，被多家媒体唱衰。往往一开始最看好的不一定能赢到最后，最近因为他们创新的共识算法，提出了颇有创新性的CPOS，关注了一个新公链项目。

名字叫GAIAWORLD公链，他们的CPOS共识算法是他们最核心的技术。具体技术细节可以去官网看看白皮书，总之就是tps速度快达到了新高度，比以太坊快，能够支撑大型项目的布局。
 
同时他们创新了两项其他技术，平行链技术能够供其他开发者更容易的发布侧链，然后是神盾协议，大致是一种特定的智能合约协议。 
 
现在空气项目那么多，确实不太好分辨各种项目的好坏，但是我觉得有技术站台才是有未来的。
望采纳