本文将对区块链中常见的七类共识算法进行介绍，希望对读者探索区块链有所帮助。
1. 工作量证明（PoW）
中本聪在2009年提出的比特币（Bitcoin）是区块链技术最早的应用，其采用PoW作为共识算法，其核心思想是节点间通过哈希算力的竞争来获取记账权和比特币奖励。PoW中，不同节点根据特定信息竞争计算一个数学问题的解，这个数学问题很难求解，但却容易对结果进行验证，最先解决这个数学问题的节点可以创建下一个区块并获得一定数量的币奖励。中本聪在比特币中采用了HashCash[4]机制设计这一数学问题。本节将以比特币采用的PoW算法为例进行说明，PoW的共识步骤如下：
节点收集上一个区块产生后全网待确认的交易，将符合条件的交易记入交易内存池，然后更新并计算内存池中交易的Merkle根的值，并将其写入区块头部；
在区块头部填写如表1.1所示的区块版本号、前一区块的哈希值、时间戳、当前目标哈希值和随机数等信息；
表1.1 区块头部信息
随机数nonce在0到232之间取值，对区块头部信息进行哈希计算，当哈希值小于或等于目标值时，打包并广播该区块，待其他节点验证后完成记账；
一定时间内如果无法计算出符合要求的哈希值，则重复步骤2。如果计算过程中有其他节点完成了计算，则从步骤1重新开始。
比特币产生区块的平均时间为10分钟，想要维持这一速度，就需要根据当前全网的计算能力对目标值（难度）进行调整[5]。难度是对计算产生符合要求的区块困难程度的描述，在计算同一高度区块时，所有节点的难度都是相同的，这也保证了挖矿的公平性。难度与目标值的关系为：
难度值=最大目标值/当前目标值 （1.1）
其中最大目标值和当前目标值都是256位长度，最大目标值是难度为1时的目标值，即2224。假设当前难度为，算力为，当前目标值为，发现新区块的平均计算时间为，则
根据比特币的设计，每产生2016个区块后（约2周）系统会调整一次当前目标值。节点根据前2016个区块的实际生产时间，由公式（1.4）计算出调整后的难度值，如果实际时间生产小于2周，增大难度值；如果实际时间生产大于2周，则减小难度值。根据最长链原则，在不需要节点同步难度信息的情况下，所有节点在一定时间后会得到相同的难度值。
在使用PoW的区块链中，因为网络延迟等原因，当同一高度的两个区块产生的时间接近时，可能会产生分叉。即不同的矿工都计算出了符合要求的某一高度的区块，并得到与其相近节点的确认，全网节点会根据收到区块的时间，在先收到的区块基础上继续挖矿。这种情况下，哪个区块的后续区块先出现，其长度会变得更长，这个区块就被包括进主链，在非主链上挖矿的节点会切换到主链继续挖矿。
PoW共识算法以算力作为竞争记账权的基础，以工作量作为安全性的保障，所有矿工都遵循最长链原则。新产生的区块包含前一个区块的哈希值，现存的所有区块的形成了一条链，链的长度与工作量成正比，所有的节点均信任最长的区块链。如果当某一组织掌握了足够的算力，就可以针对比特币网络发起攻击。当攻击者拥有足够的算力时，能够最先计算出最新的区块，从而掌握最长链。此时比特币主链上的区块大部分由其生成，他可以故意拒绝某些交易的确认和进行双花攻击，这会对比特币网络的可信性造成影响，但这一行为同样会给攻击者带来损失。通过求解一维随机游走问题，可以获得恶意节点攻击成功的概率和算力之间的关系：
图1.1 攻击者算力与攻击成功概率
2. 权益证明（PoS）
随着参与比特币挖矿的人越来越多，PoW的许多问题逐渐显现，例如随着算力竞争迅速加剧，获取代币需要消耗的能源大量增加，记账权也逐渐向聚集了大量算力的“矿池”集中[6-9]。为此，研究者尝试采用新的机制取代工作量证明。PoS的概念在最早的比特币项目中曾被提及，但由于稳健性等原因没被使用。PoS最早的应用是点点币（PPCoin），PoS提出了币龄的概念，币龄是持有的代币与持有时间乘积的累加，计算如公式（1.4）所示。利用币龄竞争取代算力竞争，使区块链的证明不再仅仅依靠工作量，有效地解决了PoW的资源浪费问题。
其中持有时间为某个币距离最近一次在网络上交易的时间，每个节点持有的币龄越长，则其在网络中权益越多，同时币的持有人还会根据币龄来获得一定的收益。点点币的设计中，没有完全脱离工作量证明，PoS机制的记账权的获得同样需要进行简单的哈希计算：
其中proofhash是由权重因子、未消费的产出值和当前时间的模糊和得到的哈希值，同时对每个节点的算力进行了限制，可见币龄与计算的难度成反比。在PoS中，区块链的安全性随着区块链的价值增加而增加，对区块链的攻击需要攻击者积攒大量的币龄，也就是需要对大量数字货币持有足够长的时间，这也大大增加了攻击的难度。与PoW相比，采用PoS的区块链系统可能会面对长程攻击（Long Range Attack）和无利害攻击（Nothing at Stake）。
除了点点币，有许多币也使用了PoS，但在记账权的分配上有着不同的方法。例如，未来币（Nxt）和黑币（BlackCion）结合节点所拥有的权益，使用随机算法分配记账权。以太坊也在逐步采用PoS代替PoW。
3. 委托权益证明（DPoS）
比特币设计之初，希望所有挖矿的参与者使用CPU进行计算，算力与节点匹配，每一个节点都有足够的机会参与到区块链的决策当中。随着技术的发展，使用GPU、FPGA、ASIC等技术的矿机大量出现，算力集中于拥有大量矿机的参与者手中，而普通矿工参与的机会大大减小。
采用DPoS的区块链中，每一个节点都可以根据其拥有的股份权益投票选取代表，整个网络中参与竞选并获得选票最多的n个节点获得记账权，按照预先决定的顺序依次生产区块并因此获得一定的奖励。竞选成功的代表节点需要缴纳一定数量的保证金，而且必须保证在线的时间，如果某时刻应该产生区块的节点没有履行职责，他将会被取消代表资格，系统将继续投票选出一个新的代表来取代他。
DPoS中的所有节点都可以自主选择投票的对象，选举产生的代表按顺序记账，与PoW及PoS相比节省了计算资源，而且共识节点只有确定的有限个，效率也得到了提升。而且每个参与节点都拥有投票的权利，当网络中的节点足够多时，DPoS的安全性和去中心化也得到了保证。
4. 实用拜占庭容错算法（PBFT）
在PBFT算法中，所有节点都在相同的配置下运行，且有一个主节点，其他节点作为备份节点。主节点负责对客户端的请求进行排序，按顺序发送给备份节点。存在视图（View）的概念，在每个视图中，所有节点正常按照处理消息。但当备份节点检查到主节点出现异常，就会触发视图变换（View Change）机制更换下一编号的节点为主节点，进入新的视图。PBFT中客户端发出请求到收到答复的主要流程如图4.1所示[10] [11]，服务器之间交换信息3次，整个过程包含以下五个阶段：
图4.1 PBFT执行流程
目前以PBFT为代表的拜占庭容错算法被许多区块链项目所使用。在联盟链中，PBFT算法最早是被Hyper ledger Fabric项目采用。Hyperledger Fabric在0.6版本中采用了PBFT共识算法，授权和背书的功能集成到了共识节点之中，所有节点都是共识节点，这样的设计导致了节点的负担过于沉重，对TPS和扩展性有很大的影响。1.0之后的版本都对节点的功能进行了分离，节点分成了三个背书节点(Endorser)、排序节点(Orderer)和出块节点(Committer)，对节点的功能进行了分离，一定程度上提高了共识的效率。
Cosmos项目使用的Tendermint[12]算法结合了PBFT和PoS算法，通过代币抵押的方式选出部分共识节点进行BFT的共识，其减弱了异步假设并在PBFT的基础上融入了锁的概念，在部分同步的网络中共识节点能够通过两阶段通信达成共识。系统能够容忍1/3的故障节点，且不会产生分叉。在Tendermint的基础上，Hotstuff[13]将区块链的块链式结构和BFT的每一阶段融合，每阶段节点间对前一区块签名确认与新区块的构建同时进行，使算法在实现上更为简单，Hotstuff还使用了门限签名[14]降低算法的消息复杂度。
5. Paxos与Raft
共识算法是为了保障所存储信息的准确性与一致性而设计的一套机制。在传统的分布式系统中，最常使用的共识算法是基于Paxos的算法。在拜占庭将军问题[3]提出后，Lamport在1990年提出了Paxos算法用于解决特定条件下的系统一致性问题，Lamport于1998年重新整理并发表Paxos的论文[15]并于2001对Paxos进行了重新简述[16]。随后Paxos在一致性算法领域占据统治地位并被许多公司所采用，例如腾讯的Phxpaxos、阿里巴巴的X-Paxos、亚马逊的AWS的DynamoDB和谷歌MegaStore[17]等。这一类算法能够在节点数量有限且相对可信任的情况下，快速完成分布式系统的数据同步，同时能够容忍宕机错误（Crash Fault）。即在传统分布式系统不需要考虑参与节点恶意篡改数据等行为，只需要能够容忍部分节点发生宕机错误即可。但Paxos算法过于理论化，在理解和工程实现上都有着很大的难度。Ongaro等人在2013年发表论文提出Raft算法[18]，Raft与Paxos同样的效果并且更便于工程实现。
Raft中领导者占据绝对主导地位，必须保证服务器节点的绝对安全性，领导者一旦被恶意控制将造成巨大损失。而且交易量受到节点最大吞吐量的限制。目前许多联盟链在不考虑拜占庭容错的情况下，会使用Raft算法来提高共识效率。
6. 结合VRF的共识算法
在现有联盟链共识算法中，如果参与共识的节点数量增加，节点间的通信也会增加，系统的性能也会受到影响。如果从众多候选节点中选取部分节点组成共识组进行共识，减少共识节点的数量，则可以提高系统的性能。但这会降低安全性，而且候选节点中恶意节点的比例越高，选出来的共识组无法正常运行的概率也越高。为了实现从候选节点选出能够正常运行的共识组，并保证系统的高可用性，一方面需要设计合适的随机选举算法，保证选择的随机性，防止恶意节点对系统的攻击。另一方面需要提高候选节点中的诚实节点的比例，增加诚实节点被选进共识组的概率。
当前在公有链往往基于PoS类算法，抵押代币增加共识节点的准入门槛，通过经济学博弈增加恶意节点的作恶成本，然后再在部分通过筛选的节点中通过随机选举算法，从符合条件的候选节点中随机选举部分节点进行共识。
Dodis等人于1999年提出了可验证随机函数（Verifiable Random Functions，VRF）[19]。可验证随机函数是零知识证明的一种应用，即在公私钥体系中，持有私钥的人可以使用私钥和一条已知信息按照特定的规则生成一个随机数，在不泄露私钥的前提下，持有私钥的人能够向其他人证明随机数生成的正确性。VRF可以使用RSA或者椭圆曲线构建，Dodis等人在2002年又提出了基于Diffie-Hellman 困难性问题的可验证随机函数构造方法[20]，目前可验证随机函数在密钥传输领域和区块链领域都有了应用[21]。可验证随机函数的具体流程如下：
在公有链中，VRF已经在一些项目中得到应用，其中VRF多与PoS算法结合，所有想要参与共识的节点质押一定的代币成为候选节点，然后通过VRF从众多候选节点中随机选出部分共识节点。Zilliqa网络的新节点都必须先执行PoW，网络中的现有节点验证新节点的PoW并授权其加入网络。区块链项目Ontology设计的共识算法VBFT将VRF、PoS和BFT算法相结合，通过VRF在众多候选节点中随机选出共识节点并确定共识节点的排列顺序，可以降低恶意分叉对区块链系统的影响，保障了算法的公平性和随机性。图灵奖获得者Micali等人提出的Algorand[22]将PoS和VRF结合，节点可以采用代币质押的方式成为候选节点，然后通过非交互式的VRF算法选择部分节点组成共识委员会，然后由这部分节点执行类似PBFT共识算法，负责交易的快速验证，Algorand可以在节点为诚实节点的情况下保证系统正常运行。Kiayias等人提出的Ouroboros[23]在第二个版本Praos[24]引入了VRF代替伪随机数，进行分片中主节点的选择。以Algorand等算法使用的VRF算法为例，主要的流程如下：
公有链中设计使用的VRF中，节点被选为记账节点的概率往往和其持有的代币正相关。公有链的共识节点范围是无法预先确定的，所有满足代币持有条件的节点都可能成为共识节点，系统需要在数量和参与度都随机的节点中选择部分节点进行共识。而与公有链相比，联盟链参与共识的节点数量有限、节点已知，这种情况下联盟链节点之间可以通过已知的节点列表进行交互，这能有效防止公有链VRF设计时可能遇到的女巫攻击问题。
7. 结合分片技术的公式算法
分片技术是数据库中的一种技术，是将数据库中的数据切成多个部分，然后分别存储在多个服务器中。通过数据的分布式存储，提高服务器的搜索性能。区块链中，分片技术是将交易分配到多个由节点子集组成的共识组中进行确认，最后再将所有结果汇总确认的机制。分片技术在区块链中已经有一些应用，许多区块链设计了自己的分片方案。
Luu等人于2017年提出了Elastico协议，最先将分片技术应用于区块链中[25]。Elastico首先通过PoW算法竞争成为网络中的记账节点。然后按照预先确定的规则，这些节点被分配到不同的分片委员会中。每个分片委员会内部执行PBFT等传统拜占庭容错的共识算法，打包生成交易集合。在超过的节点对该交易集合进行了签名之后，交易集合被提交给共识委员会，共识委员会在验证签名后，最终将所有的交易集合打包成区块并记录在区块链上。
Elastico验证了分片技术在区块链中的可用性。在一定规模内，分片技术可以近乎线性地拓展吞吐量。但Elastico使用了PoW用于选举共识节点,这也导致随机数产生过程及PoW竞争共识节点的时间过长，使得交易延迟很高。而且每个分片内部采用的PBFT算法通讯复杂度较高。当单个分片中节点数量较多时，延迟也很高。
在Elastico的基础上，Kokoris-Kogias等人提出OmniLedger[26]，用加密抽签协议替代了PoW选择验证者分组，然后通过RandHound协议[27]将验证者归入不同分片。OmniLedger。OmniLedger在分片中仍然采用基于PBFT的共识算法作为分片中的共识算法[28]，并引入了Atomix协议处理跨分片的交易，共识过程中节点之间通信复杂度较高。当分片中节点数量增多、跨分片交易增多时，系统TPS会显著下降。
Wang等人在2019年提出了Monoxide[29]。在PoW区块链系统中引入了分片技术，提出了连弩挖矿算法（Chu ko-nu mining algorithm），解决了分片造成的算力分散分散问题，使得每个矿工可以同时在不同的分片进行分片，在不降低安全性的情况下提高了PoW的TPS。
2022年3月6日，加密行业发生了一件令人震惊的事。Fantom高级解决方案架构师Anton Nell在社交媒体上表示，Andre Cronje和他已经决定不再为DeFi和Crypto做贡献。与此同时，与他们开发相关的25个协议将于4月3日停止运营，其中值得关注的项目有:汇源金融、Keep3r Network、Multichain、Chainlist、solid、Bribe CRV Finance。
作为最多产的DeFi开发者之一，Andre Cronje在加密行业非常有名。让我们再来看看安德烈·克朗杰。
Andre Cronje是一名来自南非的软件开发者和加密货币/DeFi(去中心化金融)行业企业家。他也是著名的以太坊协议向往金融的创始人。
值得一提的是，Andre Cronje曾参与过许多著名的DeFi项目，如Akropolish, Cover, CreamV2, pickle, PowerPool和Sushiswap，他被描述为DeFi最有影响力的人之一。
在他的LinkedIn页面上，Andre Cronje幽默地描述了自己:
“我离超级反派只有一步之遥……说实话，这次实验室事故真的需要尽快发生……”
根据Andre Cronje的LinkedIn页面，他于2003年毕业于Stellenbosch大学，获得法学学士学位，2005年在计算机培训学院(CTI)学习计算机科学和信息系统，然后在2005年6月至2006年9月期间担任讲师。
离开CTI后，Andre Cronje积极参与技术项目，2006年10月至2008年12月担任Vodacom Africa技术团队组长，2009年9月至2010年6月担任移动项目Mapplications开发员，2013年8月至2015年7月担任Full - Facing Software Architect。
安德烈Cronje cryptocurrency行业才开始工作,直到过去的几年里,他第一次担任区块链协议顾问BitDiem从2018年3月到2018年9月紧随其后区块链基础设施工程师CryptoCurve从2018年4月到2019年3月,Lemniscap技术分析师(2018年6月——2019年6月)。
CoinMarketCap总结了Andre Cronje在就职于宏利金融之前的职业生涯:
Andre Cronje的职业生涯始于电信行业，从事大数据开发、高交易基础设施，并花了5年时间构建定制金融 科技 解决方案，然后进入移动安全和加密行业。他利用区块链技术将降低成本的金融产品推广到非洲的非银行部门。
截至2021年5月5日，Andre Cronje曾在多个加密组织工作并担任职务，包括以太坊基金会DeFi架构师和威利金融架构师等。
在之前接受Paradigm采访时，Andre Cronje谈到了他从金融 科技 到区块链的转变，他说:
“…我首先在CTI教书，然后在Vodacom从事电信系统(GGSN, ISN)建设工作，然后在非洲建设蜂窝网络，并开始进入大数据、神经网络，然后进入金融 科技 ，然后很自然地进入区块链，首先是研究人员，然后是工程师。”
2016-2017年，Andre Cronje被分散分布式账本技术所吸引，因为它有望解决网格计算机网络、大数据和机器学习所面临的问题。然而，尽管承认了DeFi的巨大潜力，Andre Cronje仍对当时分散的金融市场状况持怀疑态度:
“在我首次涉足DeFi后，我意识到它似乎充满了营销炒作和谎言，但核心去中心化技术仍然很强大，所以它会留下来。”
CoinDesk之前报道,安德烈Cronje cryptocurrencies感兴趣的比特币牛市在2017年的时候他和他的商业伙伴的很难,于是,他开始研究cryptocurrency白皮书和GitHub库。Andre Cronje承认，如果他的商业伙伴和他保持良好的关系，他“可能仍然在做我过去五年在电信行业一直在做的事情。”
随着人们对加密货币的兴趣越来越浓，Andre Cronje开始为CryptoBriefing做代码审查，随着他在该领域的人脉越来越广，他很快被邀请参与韩国区块链平台Fantom项目。然而，当时安德烈·克朗杰并不被Token文化所说服，甚至有些沮丧。2019年3月，他在YouTube节目《Oh Hey Matty》中说:
“与产品型项目相比，代币 游戏 浪费了太多的时间、精力和金钱，从长远来看，这对产品型项目是有益的。”
尽管如此，Andre Cronje决定帮助“拥有加密代币的人获得更多的代币”，并推出了year向往。2020年7月，Andre Cronje告诉FTX播客，当他试图管理一个小的稳定币投资组合作为储蓄账户时，year向往项目开始了。
2020年9月底，在Erica Kang的YouTube节目中，Andre Cronje将2020年的DeFi热潮与2017年底的INITIAL coin offering热潮进行了比较:
“我们觉得DeFi和IPO目前在同一领域，但并非如此，每个人都认为他们需要Token，所以他们需要一个收入农场来做流动性挖掘。”
2019年6月，在Crypto Zombie的YouTube节目上，Andre Cronje表达了他的观点，认为DeFi行业被夸大了，并哀叹“人们痴迷于高收益DeFi产品”。
正是在这一年，Andre Cronje看到人们开始离开加密行业，因为他们“感到无聊”，这可能为他将来离开DeFi埋下了种子。
人们已经意识到产品是一个谎言，采用是一个谎言——所有这些都是垃圾——只有Token对他们来说是新的。
尽管对DeFi行业的氛围略感失望，但Andre Cronje还是于2020年1月20日推出了“向往金融”，并自行推出。
网上没有关于Andre Cronje净资产的可靠信息，但有一些与他的项目有关的统计数据。
尽管Andre Cronje宣布YFI是一个“绝对没有价值的零供应代币”，但在去中心化交易所Uniswap推出后，它在一周内上涨了35000 %。CoinDesk的数据显示，截至2020年12月，思念的加密资产价值为6.5亿美元。目前尚不清楚YFI Andre Cronje拥有多少资产。
坦率地说，几天前就有迹象表明安德烈·克朗杰(Andre Cronje)会“离开”
2022年2月28日，AndreCronje的Twitter账号@Andrecronjetech无法显示，有传言称他已经删除了自己的Twitter账号。
2022年3月4日，安德烈·克朗杰在LinkedIn上的个人资料显示，他从Fantom Foundation和won辞职。财务(最后任职于2022年2月)，目前仅担任Keep3r的创始人职位。融资仍然存在。
根据Crypto社区成员@theologue。Eth, Andre Cronje离开了DeFi和Crypto，将他之前的项目交给了值得信任的开发者，或者这样他就可以专注于构建solid生态(而不是solid项目本身)。solid是Andre Cronje作品的巅峰之作，这是他工作时间最长的项目，也是他最引以为傲的项目，所以没有人会低估Andre Cronje在solid中的坚韧。
无论如何，Andre Cronje将永远是DeFi的顶级开发者之一，也是今天少数像Satoshi Nakamoto一样的开发者之一。
中本聪挖矿不靠谱。
btcs和btc的价值是不一样的。btcs和btc都是中本聪发行的，btcs是btc的补充和发展。btc刚刚发行的时候，智能移动手机还没有普遍使用，比特币玩家没法全部都用智能手机进行挖矿，于是中本聪又发行了第二代比特币——btcs。作为第二代发行的虚拟数字货币，btcs在挖矿等手段上更加灵活和完善，区块空间更大。
要是放在未来，这btcs上交易所后，你再问btcs多少钱一个币？我觉得就像问当初的比特币一样。免费的咱们就好好玩就行了，对一件事情也不要抱太大的期望，同时也要永远热泪盈眶，说不定你今天小小的一个举动，将来收益的回报是无限大的。没有上交易所的币，咱们咋且不要去讨论它的价值，btcs多少钱在现在看来都是无意义的，除了人家有眼光的人，现在布道就5000元收一个币，未来人家有可能就是下一个赢家。即便是自己单干，我觉得几个月挣一个btcs也值了啊，而且官方每天也有比特币赠送，这个小项目我还是很看好的。
中本聪发明了比特币。
2008年11月1日，一个自称中本聪的人在P2P foundation网站上发布了比特币白皮书《比特币：一种点对点的电子现金系统》，陈述了他对电子货币的新设想——比特币就此面世。
2009年，中本聪设计出了一种数字货币，即比特币，风风火火的比特币市场起了又落，而其创始人“中本聪”的身份一直都是个谜，关于“比特币之父”的传闻牵涉到从美国国家安全局到金融专家，也给比特币罩上了神秘光环。
扩展资料：
从比特币的本质说起，比特币的本质其实就是一堆复杂算法所生成的特解。特解是指方程组所能得到有限个解中的一组。而每一个特解都能解开方程并且是唯一的。
以钞票来比喻的话，比特币就是钞票的冠字号码，你知道了某张钞票上的冠字号码，你就拥有了这张钞票。
而挖矿的过程就是通过庞大的计算量不断的去寻求这个方程组的特解，这个方程组被设计成了只有 2100 万个特解，所以比特币的上限就是 2100 万个。
参考资料来源：百度百科——比特币
2008年，混蛋中本聪，在地球的某个角落里发了封邮件，从此世界上多了一个叫“区块链”的电子现金系统，区块链最直接的应用就是数字货币。
昨天EOS暴跌暴涨，够不够刺激？
作为数字货币的本质，区块链本是一个去中心化的分布式账本数据库，其本身是一串使用密码学相关联产生的数据块。
今天链马与你一起探讨一下，区块链出生的整个过程。
2008年美国雷曼公司倒闭，美国爆发金融危机并蔓延到了全世界，为了应对危机上了各种财政刺激方案，政府狂印钞票，但貌似并没有啥用。
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