EKT多链技术谈 | 主流共识机制解析

EKT多链技术是一条多链多共识的高性能公链，提供适合大规模商用的区块链开发平台，致力于建设一个编程化的世界。EKT的多链架构可以表述为“多链多共识，一链一主币”。

为了解决拜占庭将军问题，达成去信任的分布式网络中的一致性，区块链技术的几种共识机制陆续被提出，根据选择生成区块节点的方式、节点确认区块的方式等，不同的共识机制在去中心化程度、高效低能耗性、安全性上做出了取舍，对于不同功能的区块链各有其注重的要点，共识机制的选择往往成为决定一个区块链成败的一大因素。当前主流的共识机制主要有PoW、PoS、DPoS、Paxos等，这几种各自又演化改进产生了不同版本。

PoW

PoW（Proof of Work，工作量证明）是区块链上所有节点通过哈希运算，解出满足给定位数前导为0的哈希值，来争取记账权的共识机制，比特币、以太坊的前三个阶段都采用此机制。PoW中所有节点都有争取记账权的权力，根据计算能力随机出块，因此理论上是最为去中心化、可靠性强、可监管性弱的，缺陷在于资源消耗大，性能效率比较低，达成共识的时间也较长，且容易产生分叉。

然而，由于拥有了整个网络百分之n的算力时，就相当于拥有了百分之n的概率能够获得记账权，在矿机纷纷出世后，普通用户的算力和矿场的算力产生了巨大的差距，少数几个矿场反而成为了垄断记账权的霸主，使得去中心化的理想无法真正实现。

Pos

PoS（Proof of Stake，权益证明）则是根据拥有权益随机出块的机制，节点拥有越多的权益，就有越高的概率可以获得记账权，未来币和转型后的以太坊使用的便是这种共识机制。PoS的优势在于达成共识不需要消耗大量资源，并且共识时间在一定程度上缩短，但仍然需要进行挖矿，去中心化降低，也容易产生分叉。

DPos

DPoS（Delegated Proof of Stake，股份授权证明）是PoS机制的改良版本，使用见证人机制，经由权益所有者投票选举出一定数量的记账节点，这些有记账权的节点再轮流记账，将记账人的角色专业化以提高效率，使用此共识机制的项目以EOS为代表。DPoS机制通过信任少量的诚信节点，适度地降低去中心化程度，来去除区块签名过程中冗余的步骤和等待时间，因而出块时间大幅下降，并将保证网络安全需要的消耗和运行成本最小化，几乎不会产生分叉。然而，由于投票的积极性问题，可能存在绝大多数持股人都未参与投票地问题，投票制度也并非完全公平。

Paxos

另外还有Paxos机制，关于这个机制，以下是周迅在火星财经三点钟群内讨论的一些意见分享，希望能帮助各位丰富区块链方面的知识储备：

周迅： 大家对DPOS都比较熟悉，我着重跟大家介绍一下Paxos。在Paxos中，有三种角色：Acceptor，Proposer和Learner。在一个分布式系统中，如果要使用Paxos算法，那么节点的数量一定是确定的。在我们的共识机制设计中，委托人节点是Acceptor（相当于法官的角色），所有的全节点都是Learner（当一个提案被通过之后，所有存储数据的全节点都要执行），Proposer是用户。每个用户都会拥有自己的提案编号，每次提交提案的时候会带着自己的提案编号发起提案。在这种情况下，不同用户的提案是可以并行执行的，而不是竞争同一个区块里面能不能存储自己的提案。在这种情况下，用户数量越多，锁的粒度越小，所以用户数量越多，TPS越高。

那么我下面继续说一下这种做法的好处是什么。在一个用户发起提案之后，可以在1秒内得到所有节点的确认和执行，也就是说，如果你做一个微博DAPP，你可以不用等十几秒，1秒中就可以了。

不少人都认为DAPP的共识不需要在链上完成，那我说一下我的看法。假如说你在某电商平台买了一个商品，但是因为某些原因电商平台对你的订单进行了修改，导致你的订单信息和你之前记忆的不太一样了（比如发票，比如发错货之类的），这种就是中心化的电商。

群成员：这里的DAPP是不是侧链？

周迅：DAPP是一条有自己的共识机制（DPOS+Paxos）的链，不属于某一条链的侧链。

下面我接着介绍我们的共识机制，其实有个特别关键的问题：时间戳。假如说DAPP里面需要在节点上记录时间戳怎么办呢？如果对于不同事件，需要排序怎么办（比如抢微信红包）？

这就又回到了上面的Paxos上。在BTA大会上，我分享了我对DAPP的看法：1，开源；2，所有人对数据库的修改都会被记录。既然使用了区块链，那么所有人对数据库的修改自然会被记录。

想要时间戳怎么办？不同节点的时间戳肯定不一样。答：所有节点对提案进行投票的时候达成共识。

想要随机数怎么办？共识的时候获取。

所以时间戳和随机数这种智能合约中的需求都是可以异步1秒内确认和执行的。

那么回到抢红包的问题上，如果我要做一个抢红包的功能，我要怎么设计我的共识机制呢？

有两种方法：

1，异步的抢红包结果。当一个人向区块链发起抢一个红包的请求时，通过记录全局时间戳，当抢红包的人数大于红包数量的时候进行计算，实现全局一致性。

2，也是DPOS+Paxos的核心了。当我必须要按照一定顺序执行的情况下怎么办？答案就是区块打包后执行。在DAPP链中，区块头记录的不再是交易的默克尔证明，而是已执行事件的默克尔证明+需要排序事件排序后的有顺序的默克尔证明（或者Hash证明）。当一个区块打包完成之后，前面的自然就被确认了。

以上几种共识机制各有其侧重点，在去中心化程度、高效低能耗性、安全性做出了权衡，数字货币经济体系和作为Dapp开发所适合的共识方式、需要考量的性能、安全性、去中心化程度各有不同，因此，未来若能结合几种共识机制，以多链的方式区分开经济体系和应用开发采用的共识机制，更可能达成全方面的优化。