上节课给大家讲了共识和挖矿，随着数字货币价格的逐步攀升，竞争也越来越激烈，挖矿也越来越专业化。而各种数字货币不同的共识机制，也是了解如何开始挖矿的前提，下面我就对目前市面上主流的共识机制逐一与大家进行探讨。
常见的共识机制有工作量证明机制（POW, Proof Of Work）、权益证明机制（POS, Proof Of Stake）、委任权益证明机制（DPOS：Delegated Proof of Stake）、瑞波共识算法（Ripple Consensus）、实用拜占庭容错算法（PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance）、Pool验证池。
不过请注意的是：每种共识机制都各有特点和适合的场景,没有优劣之分。
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工作量证明机制（POW, Proof Of Work）
比特币在区块的生成过程中使用了POW机制，一个符合要求的区块哈希由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。要得到合理的区块哈希需要经过大量尝试计算，计算时间取决于机器的哈希运算速度。当某个节点提供出一个合理的区块哈希值，说明该节点确实经过了大量的尝试计算，当然，并不能得出计算次数的绝对值，因为寻找合理区块哈希是一个概率事件。当节点拥有占全网n%的算力时，该节点即有n/100的概率找到区块哈希。
优点：
1)算法简单，容易实现；
2)节点间无需交换额外的信息即可达成共识；
3)破坏系统需要投入极大的成本；
4)完全去中心化，节点自由进出；
缺点：
1)浪费能源；
2)共识达成的周期较长，区块的确认时间难以缩短；
3)新的区块链必须找到一种不同的散列算法，否则就会面临比特币的算力攻击；
4)容易产生分叉，需要等待多个确认；
5)比特币吸引了全球大部分算力，其他再使用POW机制的区块链应用很难获得相同算力来保障自身的安全；
6)随着比特币对算力的要求越来越高，算力集中在几个大型矿池中，反而容易遭受“51%算力攻击”；
全球比特币的算力越来越集中到几个大的矿池中，具体请参见下图：
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权益证明机制（POS, Proof Of Stake）
类似于财产储存在银行，这种模式会根据你持有数字货币的量和时间，分配给你相对应的利息。
简单来说，就是一个根据你持有货币的量和时间，给你发利息的一个制度，在股权证明POS模式下，有一个名词叫币龄，每个币每天产生1币龄，比如你持有100个币，总共持有了30天，那么，此时你的币龄就为3000，这个时候，如果你发现了一个POS区块，你的币龄就会被清空为0。你每被清空365币龄，你将会从区块中获得0.05个币的利息(假定利息可理解为年利率5%)，那么在这个案例中，利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41个币，这下就很有意思了，持币有利息。
它将POW中的算力改为系统权益，拥有权益越大则成为下一个记账人的概率越大。
优点：
1)在一定程度上缩短了共识达成的时间；
2)不再需要像POW机制那样大量消耗能源去挖矿；
缺点：
1)没有专业化，拥有权益的参与者未必希望参与记账；
2)容易产生分叉，需要等待多个确认；
3)容易陷入“富者越来越富有，穷人越来越贫穷”的怪圈，最后成为有钱人的游戏
4)容易遭受恶意非盈利攻击；
Casper（投注共识）是以太坊下一代的共识机制，属于PoS。Casper的共识是按块达成的而不是像PoS那样按链达成的。Casper与传统的PoS不同的是Casper有惩罚机制，这样非法节点通过恶意攻击网络不仅得不到交易费，而且还面临着保证金被没收的风险。有人把Casper这样的挖矿机制称为“虚拟挖矿”，比特币的矿工要参与挖矿需要先购买矿机，Casper则要先抵押以太币到系统中；比特币的矿工如果不按规则挖矿，则会损失电费以及可能的挖矿收益，而Casper中，不守规则的惩罚更为严重，除了失去挖矿收益，还要销毁“矿机”：抵押的以太币会被系统没收！
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委任权益证明机制（DPOS：Delegated Proof of Stake）
优点：大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证
缺点：整个共识机制还是依赖于代币，很多商业应用是不需要代币存在的
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瑞波共识算法（Ripple Consensus）
这是瑞波币（Ripple）独有的共识算法，使一组节点能够基于特殊节点列表达成共识。初始特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由51% 的该俱乐部会员投票通过。共识遵循这些核心成员的51% 权力，外部人员则没有影响力。由于该俱乐部由“中心化”开始，它将一直是“中心化的”，而如果它开始腐化，股东们什么也做不了。
优点：容易达成共识
缺点：是中心化的，所以共识机制意义不大
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PBFT机制
PBFT是一种状态机副本复制算法，即服务作为状态机进行建模，状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。每个状态机的副本都保存了服务的状态，同时也实现了服务的操作。将所有的副本组成的集合使用大写字母R表示，使用0到|R|-1的整数表示每一个副本。为了描述方便，假设|R|=3f+1，这里f是有可能失效的副本的最大个数。尽管可以存在多于3f+1个副本，但是额外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。
是由权益来选出记账人，然后记账人之间通过拜占庭容错算法来达成共识。
优点：
1)专业化的记账人；
2)可以容忍任何类型的错误；
3)记账由多人协同完成，每一个区块都有最终性，不会分叉；
4)算法的可靠性有严格的数学证明；
缺点：
1)当有1/3或以上记账人停止工作后，系统将无法提供服务；
2)当有1/3或以上记账人联合作恶，且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时，恶意记账人可以使系统出现分叉，但是会留下密码学证据；
以上总结来说，PBFT机制最核心的一点，就是最大限度地确保系统的最终性，使区块链能够适用于真正的金融应用场景。
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Pool验证池
Pool验证池，基于传统的分布式一致性技术以及数据验证机制；是目前私有链大范围在使用的共识机制。
优点：不需要代币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，实现秒级共识验证；
缺点：去中心化程度不如比特币；更适合多方参与的多中心商业模式。
目前区块链主流的就是这六种共识机制。前四种是公有链使用，后两种是针对联盟链和私有链。其中POW的使用范围最广，也是目前被验证最可靠的共识机制，比特币采用的是这种机制，而其他大部分代币也是采用这种方式。以太坊本来预计使用POS方式，不过由于觉得不太靠谱，后改用POW+POS模式，不过请注意只有1%是POS机制。PBFT机制和Pool验证池主要是针对于联盟链和私有链，不太适合公有链。
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这一节课，我主要给大家介绍了六种共识机制算法，基本上涵盖了现阶段常用的共识机制算法，下一节课，我将给大家介绍一下挖矿的具体实现方式。
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