在 Bitcoin 建设了区块链技能时，建设了 PoW 共鸣算法，通过计较哈希困难和最长链法则，实现去中心化的共鸣算法。跟着 Bitcoin 网络局限的增大，后续区块在网络中流传延迟的增加，基于最长链法则造成了大量伪分叉，极大的挥霍了网络中的算力和 PoW 共鸣算法的机能。

CFT 共鸣算法只担保漫衍式系统中节点产生宕机错误时整个漫衍式系统的靠得住性，而当系统中节点违反共鸣协议的时候（好比被黑客攻占，数据被恶意改动等）将无法保障漫衍式系统的靠得住性，因此 CFT 共鸣算法今朝主要应用在企业内部的关闭式漫衍式系统中，今朝风行的 CFT 共鸣算法主要有 Paxos 算法及其衍生的 Raft 共鸣算法。

2）随机选择部门节点参加：Algorand，Dfinity，VBFT

别的，与企业漫衍式系统差异，区块链系统中的共鸣算法还包袱着区块链系统中鼓励模子和管理模子中的部门成果，包罗每个区块中对哪些矿工举办鼓励发放、网络中所有生意业务手续费的结算和分派、区块链网络共鸣周期的切换等。

终局性机能：指区块链网络对一个候选区块完成终局一致性所需要的时间，这对付面向用户的 DApp 应用长短常重要的参数。

扩展性：指跟着区块链网络节点数目与共鸣算法机能的相关干系，好比 PBFT 算法跟着节点数目增加，完成一轮共鸣需要在网络中流传的动静数目呈平方比例增加，因此 PBFT 算法的天然特性无法支持大局限网络。

与此同时，跟着区块链应用的增加，区块链共鸣算法的扩展性问题也日益凸显。图灵奖得到者 Micali 传授提出了 Algorand 算法，提出基于 VRF 随机选择部门节点参加共鸣的方法，通过 BFT 的方法极大低落了共鸣算法的动静巨大度，在担保去中心化安详性的同时实现共鸣算法的可扩展性。

区块链系统自己是一个超大局限的漫衍式系统，但又与传统的漫衍式系统存在明明区别。区块链系统成立在去中心化的点对点网络基本之上，在整个系统中没有中央权威，并由共鸣算法实此刻分手的节点间对生意业务的处理惩罚顺序告竣一致，这是共鸣算法在区块链系统中起到的最主要浸染。

原文标题：《共鸣算法演变史》

1） GHOST：PoW，Ethereum-PoS

基于终局性分类：

殽杂共鸣算法也值得先容，由于单一共鸣算法由于其自己具有的范围性，譬喻 PoW 共鸣速度偏慢等，区块链研究者实验将两种可能多种共鸣算法融合起来，取长补短，来到达更好的共鸣特性。一般来说，殽杂共鸣有 PoW+PoS，PoW+BFT 以及 PoS+BFT 等种类。可以看到新一代的共鸣算法，好比 Algorand，DFINITY， BUMO 的 BU Firework 以及 Ontology 的 VBFT，都属于殽杂共鸣算法。

同步共鸣算法要求网络中任一动静可以或许在已知的限按时间内达到所有的共鸣节点，因此主要应用在限定局限的网络情况中，大大都同盟链回收同步共鸣算法。

本文由本体研究院撰写，作为一个开放性技能研究组织，它一连专注于区块链相关技能的研究和探讨。

可是由于节点的不行靠性和节点间通讯的不不变性，甚至节点作恶伪造信息举办恶意响应，节点之间就存在数据状态纷歧致性的问题。通过共鸣算法，可以实现将多个不行靠的单独节点组建成一个靠得住的漫衍式系统，实现数据状态的一致性，提高系统的靠得住性。

评价一个区块链共鸣算法的黑白，可以从以下四个方面举办，即容错机能、终局性机能、扩展性（动静巨大度）以及网络模子机能。

Table 1： 主流共鸣算法较量

对付当前主流共鸣算法可以回收如下几种方法分类：

Ethereum 也打算逐渐淘汰 PoW 鼓励，直至最终完全打消对 PoW 的共鸣鼓励，完成到 PoS 共鸣算法的切换。同时，也有大大都新兴区块链平台都回收了 PoS 的共鸣方法，个中最著名为 EOS 的 DPoS 共鸣算法。

共鸣算法主要是办理漫衍式系统中多个节点之间对某个状态告竣一致性功效的问题。漫衍式系统都是由多个处事节点配合完成对事务的处理惩罚，漫衍式系统中多个副本对外泛起的数据状态需要保持一致性。

在此基本之上，VBFT 等共鸣算法增加了基于 PoS 管理机制，并基于此办理了随机节点选择的抽样陷阱问题，在担保算法扩展性的同时实现优秀的终局性机能。

在区块链成长初期，主流区块链网络都是基于 PoW 共鸣算法，包罗 Bitcoin，Ethereum，Litecoin，Zcash 等。由于 PoW 存在挖矿的资源挥霍问题，2017 年后基于 PoS 的共鸣算法研究获得了迅猛的成长，并在 2018 年各类基于 PoS 共鸣算法的公有链都慢慢上线。

半同步共鸣算法在前两者之间做了衡量，要求网络中动静某限按时间后达到所有共鸣节点的的概率与时间的干系是已知的，今朝主流的区块链共鸣算法都是基于半同步的网络模子，即半同步共鸣算法。

从上述的分类进程中，我们可以看出当前区块链共鸣算法在机能、扩展性、去中心化等偏向上的演进进程。

回收 BFT 共鸣算法的漫衍式系统，纵然系统中的节点产生了任意范例的错误，只要产生错误的节点少于必然比例，整个系统的靠得住性就可以担保。因此，在开放式漫衍式系统中，好比区块链网络，必需回收 BFT 共鸣算法。

异步共鸣算法对付动静在网络中的流传延迟没有任何限制，动静可以在无限长时间后才气发送到其他共鸣节点，由于 FLP 不行能定理（在网络靠得住，存在节点失效，即便只有一个的最小化异步模子系统中，不存在一个可以办理一致性问题简直定性算法。），异步共鸣算法无法确定性担保共鸣终局，，因此险些没有高效的全异步共鸣算法，纵然 Bitcoin 的 PoW 算法也是基于同步网络担保一致性，基于异步网络担保可用性。

1）所有节点参加：PoW，Ethereum PoS，Tendermint

基于挖矿方法分类：

2） PoS：所有节点通过质押代币的方法参加共鸣。包罗：Ethereum-PoS，Tendermint，Algorand，EOS DPoS，DFINITY，VBFT

2） BFT：Tendermint，EOS DPoS，Algorand，DFINITY，VBFT

针对付伪分叉的问题，区块链社区后续提出了通过 DAG 方法扩展 PoW 共鸣算法，好比 PHANTOM，Conflux 等。可是针对付 PoW 的算力挥霍的问题，区块链社区后续更多转向了基于 PoS 的共鸣算法。

总体来看，今朝主流共鸣算法逐渐由 PoW 转向 PoS 共鸣算法，而且回收 VRF 随机选择节点的方法实现算法的扩展性，纵然 Ethereum 后续的安全版本，也将是基于 PoS 的共鸣算法，并在其信标链中实现 VRF 随机选择验证者节点。别的，Avalanche 共鸣算法也是回收随机选择节点的方法实现区块链共鸣算法的扩展性，不外今朝还没有上线的区块链回收此共鸣算法。

别的，因为共鸣算法都成立在底层的网络模子基本上，所以从网络同步模子的角度来看，共鸣算法可以分为三种，即同步共鸣算法，半同步共鸣算法，和异步共鸣算法。

基于节点选择方法：

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