区块链中的几种共识机制

工作量证明、权益证明、委托权益证明、Ripple 共识协议

概括：

1. 工作量证明是指全网解决同一个难题，谁先证明谁获胜

2.权益证明是指每个节点都有自己的难度问题，谁先证明谁就是赢家。

PS 简单来说，对于工作量证明，所有节点的难度系数是一样的，但是对于权益证明，每个节点的难度系数是不同的。

工作证明

说到区块链的证明机制，首先要提到的就是比特币使用的工作量证明机制（PoW）。 事实上，在比特币诞生之前，PoW 就已经广泛应用于反垃圾邮件。

工作量证明 (PoW) 是一种针对服务和资源滥用或拒绝服务攻击的经济对策。 一般需要用户进行一些耗时且适当的复杂计算，答案可以很快被服务商核对。 所消耗的时间、设备和能源作为保证成本，以确保服务和资源被真正的需求所使用。

工作量证明机制中需要两个角色

1.工人

2.验证者

现在我们将工人和验证者分别与学生和教师进行比较。

1.老师给学生出一道难题

2. 学生需要花费一定的时间来解决问题

3.老师一开始不知道问题的答案

4. 很容易验证学生的答案是否正确

有很多方法可以实现工作量证明。 在比特币中，使用了一种单向哈希算法 (SHA256)。

Y = SHA256(X)，我们知道对于hash算法来说，我们是不能根据X推导出Y的。同时，即使X只改变一点点，生成的Y也会面目全非，不存在要遵守的规则。

因此比特币底层使用的共识机制是，我们可以要求找到的X生成的Y值必须是n个0开头的Hash值。 假设n=10，所有hash值可能有2^256种，以10个0开头的值可能有2^246种，所以工作人员需要计算2^246/2^256 = 2^平均做10次才能答对。 0越多，需要的计算量越大。 但是校验只需要计算一次，就可以判断生成的Hash值是否正确。

其实在比特币系统中，找到这样一个合适的X值就叫做挖矿。 如果你找到了，你会很高兴，挖矿就成功了。

另一个注意事项：要实现哈希函数的密码安全性，需要以下特征

1. 抗碰撞性（即很难找到两个未使用的数据，但哈希值相同）

2. 隐匿性（即知道哈希值，但几乎不可能推导出原始数据）

3. Puzzle-friendly（给定一个哈希值和一个原始数据，需要很长时间才能找到一个合适的值，然后以给定的原始数据作为输入，生成给定的哈希值）

综上所述

工作量证明，通过消耗大量的算力，篡改数据的成本剧增，且不说攻击者能否有这么大的算力进行攻击比特币底层使用的共识机制是，即使攻击成功，从经济的角度来说看来，攻击成本远高于收获。

工作量证明消耗如此大量的计算资源只是为了维护比特币系统的安全和稳定，但实际上每个节点挖出的币的价值（这里的价值只是指换算成法币）是还不如所有节点消耗的算力成本。 而且所有节点都解决同一个难度问题，这不仅会造成节点间的恶性竞争（囚徒困境），还会造成资源的极大浪费。 但与此同时，比特币系统不得不依靠这样的功耗来维持整个系统的稳定性和安全性。 随着越来越多的比特币被开采出来，每个区块的奖励会减少，越来越多的节点会退出系统，这也会对比特币系统的安全造成威胁。

股权证明

股权证明 (PoS) 是公共区块链的一类共识算法，它取决于验证者在网络中的经济利益。

权益证明是一种公共链共识算法，它取决于验证节点在网络中持有的经济权益。 简单来说，就是看一个节点在全网拥有多少钱。 钱越多，股份越多，权益越多（可以想象，每个节点都是公司的股东）。

参考：

维基百科：工作证明

工作概念证明

(Quora) 股权证明究竟是如何实施的？

股权证明（PoS）

股权证明究竟是如何实施的？

权益证明常见问题解答