云课 | 区块链关键技术之一：共识算法

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摘要：区块链是一个去中心化的分布式账本数据库。 基于去中心化和分布式的特点，区块链系统将面临一致性和信任问题。 如何让不信任的参与者达成共识？ 这时候就需要依靠可靠的共识算法。

本文分享自华为云社区《【云课】应用平台第18课区块链关键技术之一：共识算法》，作者：应用万花筒。

共识算法到底是什么？

所谓共识，字面意思就是大家达成一致。 例如，在一场篮球比赛中，为了比赛的正常进行，所有参赛者必须就比赛规则达成共识。 简单来说，共识算法是指在区块链网络中，通过算法手段让所有参与者就某一结果达成一致的一组规则。

为什么区块链需要共识算法

如果没有共识算法比特币采用的区块链关键技术是，在去中心化的区块链网络中，每个参与者都有一个账本，任何人都可以随意篡改账本的内容，然后说自己的账本是合法的比特币采用的区块链关键技术是，那么系统就不会乱了。 没有规则就没有规则。 共识算法作为区块链技术的核心和基础，就像国家的法律一样，使得区块链能够实现交易的去中心化，同时保证每笔交易在所有记账节点上的一致性。 和正确性，并得到有关各方的认可。

那么区块链技术的第一个应用比特币是如何解决这个问题的。 中本聪在比特币白皮书中提到，工作量证明（PoW：Proof of Work）被用作比特币的共识算法。 简单理解PoW就是通过工作量来夺取决策权。 你付出的工作越多，你就越有机会获得更多的记账权（比如比特币）。

除了工作量证明，区块链系统中还有哪些常见的共识算法？

共识算法示例

由于区块链系统的去中心化、开放性、可扩展性等特性，需要不同的共识算法来实现不同的应用场景，因此产生了多种类型的共识算法，如工作量证明PoW（Proof of Work）、PoS（ Proof of Stake）、DPoS（Delegated Proof of Stake）、PBFT（Practical Byzantine fault tolerance）、PoA（Proof of Authority）、PoET（Proof of Elapsed Time）、容量证明PoC（Proof of Capacity）、空间证明PoSpace（Proof of空间）等。

接下来简单介绍一下区块链应用中常见的三种共识算法：PoW（Proof of Work）、PoS（Proof of Stake）和DPoS（Delegated Proof of Stake）。 如图所示：

三种共识算法的比较和区别见下表1-1：

表 1-1 共识算法

总的来说，每种共识算法都有自己的优势，因此要结合实际应用场景选择合适的算法。

Proof of Work PoW 主要依靠计算机性能来决定记账。 绩效越高，获得记账权的机会就越多； 但这会导致大量资源的浪费。 这时候PoS出现了Proof of Stake，主要是为了解决PoW机制中大量资源的浪费，即参与者持币时间越长，越容易出问题，挖矿概率越大货币; 但很容易产生垄断。 在PoS的基础上，设计了委托权益证明DPoS，类似于投票的共识算法。 与 PoW 和 PoS 相比，DPOS 机制的最大优势之一是共识周期要短得多。

共识算法在华为云中的应用

华为云区块链服务（BlockchainService简称BCS）支持Hyperledger Fabric增强版和华为链服务。 主要应用是快速拜占庭容错共识算法（FBFT）和筏（CFT）共识算法。 两种共识算法的介绍请参考下图：

1、Hyperledger Fabric增强版：支持Fast Byzantine Fault Tolerant共识算法（FBFT）和Raft（CFT）共识算法。

以Hyperledger Fabric为核心，基于华为云全栈可信能力，包括弹性服务器、企业级容器、安全、人工智能等服务，在可靠性、性能、隐私保护等方面取得了不俗的成绩同时保持无缝的社区连接。 增强升级，满足企业级、金融级业务需求。

2、华为链服务：支持Raft（CFT）共识算法。

基于BCS自主研发的区块链核心，结合可信硬件，具有高安全性、高性能、高扩展性、强隐私保护等特点，满足企业级和金融级的可信协同需求。

下一期通知

听完区块链共识算法的介绍，是不是觉得很神奇？ 下一期小编会继续带大家一起学习探讨区块链技术：智能合约，敬请期待，记得关注哦~~

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