当在某些上下文中提到“区块链”一词时，它通常与复杂的术语“共识算法”齐头并进。 大多数读者甚至不想去研究什么是共识算法。 事实上，大多数人甚至不知道算法在区块链环境中的用途。 尽管如此，算法仍然有几十种，其中大多数都用于区块链世界。
共识的想法是在某个问题上达成统一的立场。 在计算机科学中，共识与共识问题有关。 分布式计算和多代理系统的基本问题是在存在大量故障进程的情况下实现整体系统可靠性。 这通常需要进程就计算期间所需的某些数据达成一致。 区块链也受到同样的问题的困扰，科学家和程序员一直在想办法解决它。
本质上，算法是为达到某种结果所需的一系列分析、编程和必要的步骤。 因此，共识算法意味着采取必要的行动就单个问题达成一致。 在区块链世界中，这个单一问题意味着所有网络参与者就一个块的计算达成一致，以便它可以被散列。
在区块链世界
就区块链而言，共识算法可以有多种结果作为所有网络参与者的主要目标。 该算法最常见的目的如下：
- 协议：共识机制收集网络参与者群体的所有协议。
- 协作：团体的每个成员都致力于达成符合团体整体利益的更好协议。
- 合作：每个人都是团队的一员，为了更大的利益而把自己的利益放在一边。
- 权利平等：每个参与者在投票过程中具有相同的价值。 在这种方法下，每一票都很重要，因为即使没有一票，共识也不会通过。
- 参与：网络内的每个人都需要参与投票过程。 没有人会被排除在外，也不会参与投票，因为这将阻止算法的运行。
- 活跃度：团体中的每个成员都同样活跃。 团体的责任由所有参与者平等分担。
类型
事实上，目前可用的共识算法有30多种。 最常见的有以下几种：
- 工作量证明
- 股权证明
- 委托权益证明
- 权威证明
- 拜占庭容错
- 委托拜占庭容错 (dBFT)
等等等等。 这个列表可以无限地继续下去，但事实仍然是，这里提到的所有算法以及所有其他不适合给定材料的算法都具有同样重要的目的，这些目的都围绕着达成共识。 唯一改变的是他们实现目标所使用的方法。
名人堂
当然，最流行的共识算法类型是工作量证明和股权证明，它们是与区块链一起出现的。
工作量证明是区块链上最古老的共识类型，自 2003 年初Bitcoin诞生以来就已存在，并自 2009 年以来一直处于测试阶段。虽然并不新鲜，但该算法在中本聪的带领下获得了新的生命。 根据他提出的方法，区块链的参与者（矿工）必须解决一个复杂且完全无用的计算问题，以便可以将交易块添加到区块链中。 这种方法存在很多问题。 它速度慢、耗电量大、对环境不友好，而且容易受到规模经济的影响。
接下来是权益证明概念。 这种方法是作为后一种方法的替代方案而出现的，并提出网络参与者不需要使用挖矿来trac区块，而是需要在系统中拥有一些以代币形式存在的股份才能参与该过程。 拥有 10% 的股份，开采下一个区块的概率为 10%。 权益所有者持有的代币越多，他们trac区块的机会就越大。 这种方法也有缺陷，因为它很容易出现无利害关系问题。 然而，它的能耗较低，不易受到规模经济的影响，并且可以更好地抵御攻击。
无论采用何种方法达成共识，问题仍然基本相同，并且相互呼应。 所有共识模型面临的最大问题如下：
迄今为止，功耗是区块链运行的最大问题。 例如，Bitcoin每秒有 200 亿次哈希。 这需要大量的电力，并且目前没有廉价的能源替代品来满足现代区块链的能源需求。
矿工的集中化是 PoW 网络的另一个问题，因为大型制造商可能开始需要更多的电力来运行，并会试图改变采矿系统的规则，甚至发布新的规则来满足他们的需求。 去中心化网络中的中心化就是结果。 如果中心化占据主导地位，那么系统就不再是区块链，共识也就没有意义了。
对网络的攻击仍然很流行，黑客也不会去任何地方。 51% 攻击是可行的，并且不能保证它不会发生。 如果攻击者掌握了权益，那么他们控制一半以上的节点并将网络变成自己的赚钱机器只是时间和计算能力的问题。
与新
以前的共识算法的问题已经被彻底检查和研究，以允许程序员达成新的共识模型。
Credits 平台采用的另一种共识算法。 这是一个相当简单的概念，乍一看似乎很复杂，但对于达成共识很有效。 整个共识过程包括交易的形成及其在网络节点之间的分配以及循环执行，其中可信节点（TN）被授予进行共识的权限，从而产生包括块中的交易及其生成在内的共同解决方案。 交易包包括有序数量的交易（最多 500 个），并给出一个标头，其中包含使用 Blake2s 算法计算的哈希值。 一旦节点收到圆桌会议中包含的交易包列表，它们就开始检查本地缓冲区中这些包的可用性。 如果某些包丢失，则会启动同步过程。 节点向其邻居节点请求丢失的包，如果这些节点上的包也丢失，则这些邻居向其邻居请求包，并且重复该过程，直到找到丢失的包。 圆桌会议中包含的所有交易包在所有可信节点上的可用性是一轮开始的条件。 当所有网络节点发布交易包并相互交换后，需要选择负责共识执行的节点，这些节点必须验证交易并生成区块。 简单有效的区块形成，所有节点的充分参与，并有可能在公共网络中实施，这就是这种共识算法的全部内容。
下一个有前途的算法是 Facebook 的LibraBFT共识算法。 LibraBFT 对 HotStuff 进行了改进，并将其调整为更广泛的用途。 Libra是一种拜占庭容错型共识算法，它基于HotStuff，是专为Libra区块链设计的健壮高效的状态机复制系统。 LibraBFT 是 HotStuff 的增强，实现了 Pacemaker 机制。 它包括由交易承诺的具体界限组成的活跃度分析。 在 LibraBFT 中，这些过程称为验证器。 后者每个轮次工作，每个轮次都有一个指定的验证者，称为领导者。 领导者提出新的区块，并收到验证者关于区块生成提案的签名投票。 一轮只是与单个指定领导者的沟通阶段，领导者的提案使用加密哈希组织成一条链。 当一轮启动时，领导者会提出一个区块来扩展其拥有的最长链。 如果提案有效且及时，每个诚实节点都会签署该提案并向领导者发送投票。 一旦有足够的选票达到法定人数，领导者就会将选票汇总到法定人数证书（QC）中，再次扩展同一条链，并将 QC 广播到每个节点。 如果领导者未能组建 QC，那么参与者将进入下一轮。
到目前为止，Libra 区块链已经作为许可网络推出。 创始验证者包括 Uber、Visa、MasterCard、PayPal 等公司。所有创始人都遵守严格的准则，成为早期验证者。 例如，加密货币对冲基金的资产管理规模必须超过 10 亿美元，而专注于数字资产的托管机构则必须存储至少 1 亿美元。 非加密货币公司的市值需要超过 10 亿美元，或者客户余额超过 5 亿美元。
另一种共识算法是经过时间证明（Proof of Elapsed Time），该算法由英特尔于 2016 年初发明，并通过Hyperledger Sawtooth 1.1 成功测试。
操作原理相当简单，因为网络中的每个节点都会等待随机选择的时间段。 第一个经过等待时间的节点将赢得发布下一个区块的权利。 网络中的每个节点生成随机等待时间间隔，并在指定时间内以休眠方式去激活。 醒来的节点，以及等待时间最短的节点，将一个新的块添加到区块链中，并在整个网络中传输数据。 重复该过程直到找到下一个块。 这种算法的优点是参与成本低、合法性验证简单、控制验证和选举的成本低。 也有缺点，例如需要专门的硬件以及它对公共网络毫无用处。 总而言之
共识算法的多样性使得区块链具有通用性并适应各种应用和结构。 尽管容易受到攻击，而且通常很麻烦且能源效率极高，但区块链仍然存在，并且一种或另一种算法在效率竞赛中击败其他算法只是时间问题。 也许，在一长串晦涩难懂和鲜为人知的算法中，其中之一将是在不久的将来取代 PoW 和 PoS 的算法。
