POW、POS、DPOS共识算法及其在区块链中的优缺点

区块链中的共识需要在整个生态中得到认可，所有角色，无论是生产者、消费者、矿工等，都遵循一种奖惩机制。 那么就有了共识，接下来就是解释“共识算法”了。 共识算法决定了贡献者的奖励和权利。 常见的共识算法有：POW、POS、DPOS。

1.POW：工作量证明（proof of work）。 比特币在区块生成过程中使用 POW 机制。 满足要求的区块哈希由N个前导零组成，零的个数取决于网络的难度值。 得到合理的 Block Hash 需要大量的试算，计算时间取决于机器的哈希速度。 当一个节点提供了一个合理的 Block Hash 值时，就意味着该节点确实经过了很多次计算尝试。 当然，不能得到计算次数的绝对值，因为找到一个合理的hash是一个概率事件。 当一个节点拥有全网n%的算力时，该节点有n/100的概率找到Block Hash。 POW是最早的共识机制，也是以比特币为代表的共识算法。 POW就是通过一定的工作量获得相应的奖励。 用您的工作量来证明您对社区的贡献并获得奖励。 简单理解就是“多劳多得”。 换句话说，如果你的算力越高，你获得的挖矿时间就会相对越短，获得代币奖励的机会就越大。 一开始，大家可以用普通的笔记本电脑挖矿。 后来有人为了抢奖励，用更快的电脑挖矿。 随着比特币价格的上涨，大家纷纷升级自己的设备来挖矿。 短短的时间里，我经历了从开始的PC、显卡、矿机、集群到矿池挖矿。 所谓“矿池”，就是一个大型基地，里面放置大量矿机进行挖矿，挖出的矿山再在系统内分布。 一般来说，谁生产的资源多，谁的积分就多。

优点：其算法采用了业界公认的随机数搜索，比较简单，易于实现。 同时安全性非常高，因为犯错的成本非常高，这才导致比特币安全运行了十年，没有出现过任何重大的系统隐患。

缺点：由于挖矿设备耗电耗水量大，处理效率比较低。 现在有了矿池，算力集中在少数几家公司，他们的算力有可能超过全网的51%，就有了干坏事的条件，比如强行分叉一条新链。 随着大型矿池的出现比特币共识算法，会越来越中心化。 违背了区块链的初衷。 （BTC.COM、Antpool、ViaBTC前三大矿池已占全网算力的52.4%。）

2.POS：股权证明（proof of stake）。 因为POW越来越中心化，大家开始嫉妒，于是虚拟货币爱好者开始研究另一种共识机制，POS。 POS，又称权益证明，通过持币产生利息，对验证者和节点进行奖励。 对于获得的奖励，不是通过算力挖矿，而是通过持币产生利息。 判断标准是币龄，币龄=币量x持有天数。 这是一个根据您持有货币的数量和时间向您支付利息的系统。 当你赚取利息时，你所有的币龄都会被清零，你的持币时间将从0重新计算。这个机制很像在银行存钱。 银行会根据你的数字货币资产告诉你哪一种适合你，并根据你的资金大小支付给你相应的利息。

优点：不需要矿工争夺算力，也不会浪费过多的算力，间接缩短了达成共识的时间。 性能会比POW高。

缺点：持有代币的大户可以坐享其成，所有参与者都可以持有代币赚取利息。 卖币的人也会变少。 大家都想存币拿利息，不利于流动性。 钱包还有间接的危险，会吸引黑客大量攻击币种。

3. DPOS：委托权益证明（delegated proof of stake）。 最近最流行的货币叫做“EOS”。 大家应该都听说过吧。 EOS的共识算法是使用DPOS委托权益证明。 其实DPOS和POS并没有太大区别，只是DPOS选择了一些节点代表参与以后的交易验证和记账。 我们可以把它看成是“人民代表大会”。 社区选出少数能代表它的人，这些人代表整个社区投票记账。 EOS 有 21 个节点（称为：超级节点）。

优点：继承了POS的财富，比POS具有更快的效率和更高的性能。

缺点：为了性能比特币共识算法，对去中心化做了妥协。 比如对于EOS来说，超级节点只有21个，所以这个区块链网络已经不是真正意义上的“去中心化”，而是变成了“弱中心”或者“部分去中心化”。