區塊鏈要成為一個難以攻破的、公開的、不可篡改數據記錄的去中心化誠實可信系統，需要在盡可能短的時間內做到分布式數據記錄的安全、明確及不可逆，提供一個最堅實且去中心化的系統。

區塊鏈分布式記賬的方式使得每個人手上都有一本完整的賬本，全網共有。但是隨著節點的不斷增多，數據越多，賬本也越安全，難以摧毀。除此之外，任意一個或者部分節點的賬本被篡改，都不可能被全網認同，除非你能控制51%的節點，即51%攻擊，但是這耗能巨大，幾乎是不可能的。同時隨著節點不斷增加，誰來記賬，如何選擇合適的人來記賬成為一個問題，而制定一個記賬人的選擇方式以及規定，讓大家來遵守這個規定，達成共識，這就是區塊鏈里面的共識機制。

共識機制是區塊鏈節點就區塊信息達成全網一致共識的機制，說得更直白一些就是對于如何選擇記賬人達成共識。共識機制可以保證最新區塊被準確添加至區塊鏈、節點存儲的區塊鏈信息一致不分叉甚至可以抵御惡意攻擊。

比特幣作為區塊鏈的第一個應用，它的共識機制PoW共識機制曾經一枝獨秀，但是隨著區塊鏈技術的不斷發展，各類不同的共識機制開始不斷涌現，各有千秋，各有擁躉。

機制中根據礦工的工作量來執行貨幣的分配和記賬權的確定。算力競爭的勝者將獲得相應區塊記賬權和比特幣獎勵。因此,礦機芯片的算力越高,挖礦的時間更長,就可以獲得更多的數字貨幣。

優點：算法簡單，容易實現；節點間無需交換額外的信息即可達成共識；破壞系統需要投入極大的成本。

缺點：浪費能源；區塊的確認時間難以縮短；新的區塊鏈必須找到一種不同的散列算法，否則就會面臨比特幣的算力攻擊；容易產生分叉，需要等待多個確認；永遠沒有最終性，需要檢查點機制來彌補最終性。

目前基于PoW共識機制的數字貨幣有很多，比特幣、萊特幣、狗狗幣、達士幣、門羅幣等初期的數字貨幣大多都是PoW共識機制。

POS 機制采用類似股權證明與投票的機制，選出記帳人，由它來創建區塊。持有股權愈多則有較大的特權，且需負擔更多的責任來產生區塊，同時也獲得更多收益的權力。

POS 機制中一般用幣齡來計算記賬權，每個幣持有一天算一個幣齡,比如 持有 100 個幣,總共持有了 30 天,那么此時的幣齡就為 3000。在 POS 機制下,如果記賬人發現一個 POS 區塊, 他的幣齡就會被清空為 0,每被清空 365 幣齡,將會從區塊中獲得 0.05 個幣的利息(可理解為年利率 5%)。

優點：在一定程度上縮短了共識達成的時間；不再需要大量消耗能源挖礦。

缺點：還是需要挖礦，本質上沒有解決商業應用的痛點；所有的確認都只是一個概率上的表達，而不是一個確定性的事情，理論上有可能存在其他攻擊影響。

最先開始運用權益證明共識機制的區塊鏈項目是2012年誕生的PeerCoin，以太坊前三階段均采用PoW共識機制，在第四階段開始以太坊將采用權益證明機制，此外，量子鏈和Blackcoin都采用POS共識機制。

DPOS 是在 POS 基礎之上發展起來的。與PoS的主要區別在于持幣者投出一定數量的節點，代理他們進行驗證和記賬。其合規監管、性能、資源消耗和容錯性與PoS相似。

DPoS的工作原理為：每個股東按其持股比例擁有影響力，51%股東投票的結果將是不可逆且有約束力的。其挑戰是通過及時而高效的方法達到51%批準。為達到這個目標，每個股東可以將其投票權授予一名代表。獲票數最多的前100位代表按既定時間表輪流產生區塊。每名代表分配到一個時間段來生產區塊。所有的代表將收到等同于一個平均水平的區塊所含交易費的10%作為報酬。如果一個平均水平的區塊含有100股作為交易費，一名代表將獲得1股作為報酬。DPoS的投票模式可以每30秒產生一個新區塊。

優點：大幅縮小參與驗證和記賬節點的數量，可以達到秒級的共識驗證。

缺點：整個共識機制還是依賴于代幣，很多商業應用是不需要代幣存在的。

比特股（BitShares）社區首先提出了股份授權證明機制，和比特股一父同胞同出于大神BM之手的EOS以及Steem也是基于此共識機制，LBTC、BCX 、Lisk等也都采用了該共識機制，DPoS的支持者眾多，影響力廣泛，后來者居上。

DAG最初出現就是為了解決區塊鏈的效率問題。其通過改變區塊的鏈式存儲結構，通過DAG的拓撲結構來存儲區塊。在區塊打包時間不變的情況下，網絡中可以并行的打包N個區塊，網絡中的交易就可以容納N倍。

之后DAG發展成為脫離區塊鏈，提出了blockless無區塊的概念。新交易發起時，只需要選擇網絡中已經存在的并且比較新的交易作為鏈接確認，這一做法解決了網絡寬度問題，大大加快了交易速度。

優點：交易速度快；無需挖礦；極低的手續費。

缺點：網絡規模不大，導致極易成為中心化；安全性低于PoW機制。

目前采用這個技術有IOTA、byteball兩個幣，前段時間國內首個基于DAG的物聯網區塊鏈項目ITC萬物鏈幣價也取得了不小的漲幅。

實用拜占庭容錯在保證活性和安全性（liveness & safety）的前提下提供了(n-1)/3的容錯性。在分布式計算上，不同的計算機透過訊息交換，嘗試達成共識；但有時候，系統上協調計算機（Coordinator / Commander）或成員計算機 （Member /Lieutanent）可能因系統錯誤并交換錯的訊息，導致影響最終的系統一致性。拜占庭將軍問題就根據錯誤計算機的數量，尋找可能的解決辦法，這無法找到一個絕對的答案，但只可以用來驗證一個機制的有效程度。而拜占庭問題的可能解決方法為：在 N ≥ 3F + 1 的情況下一致性是可能解決。其中，N為計算機總數，F為有問題計算機總數。信息在計算機間互相交換后，各計算機列出所有得到的信息，以大多數的結果作為解決辦法。

優點：系統運轉可以脫離幣的存在，pbft算法共識各節點由業務的參與方或者監管方組成，安全性與穩定性由業務相關方保證；共識的時延大約在2~5秒鐘，基本達到商用實時處理的要求；共識效率高，可滿足高頻交易量的需求。

缺點：當有1/3或以上記賬人停止工作后，系統將無法提供服務；當有1/3或以上記賬人聯合作惡，且其它所有的記賬人被恰好分割為兩個網絡孤島時，惡意記賬人可以使系統出現分叉，但是會留下密碼學證據；去中心化程度不如公有鏈上的共識機制；更適合多方參與的多中心商業模式。

實用拜占庭容錯主要應用于央行的數字貨幣以及布萌區塊鏈。

Pool驗證池，基于傳統的分布式一致性技術，加上數據驗證機制；之前曾是行業鏈大范圍在使用的共識機制，但是隨著私有鏈項目的逐漸減少漸漸開始勢微。

優點：不需要代幣也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基礎上，實現秒級共識驗證。

缺點：去中心化程度不如bictoin；更適合多方參與的多中心商業模式。

小蟻：dBFT（delegated BFT）授權拜占庭容錯算法

小蟻采用的dBFT機制，是由權益來選出記賬人，然后記賬人之間通過拜占庭容錯算法來達成共識。dBFT和PBFT的關系類似于 PoS和DPoS的關系。

dBFT在PBFT的基礎上做出了多出改進：將C/S架構的請求響應模式，改進為適合P2P網絡的對等節點模式；將靜態的共識參與節點改進為可動態進入、退出的動態共識參與節點；為共識參與節點的產生設計了一套基于持有權益比例的投票機制，通過投票決定共識參與節點（記賬節點）；在區塊鏈中引入數字證書，解決了投票中對記賬節點真實身份的認證問題。

特點：專業化的記賬人；可以容忍任何類型的錯誤；記賬由多人協同完成，每一個區塊都有最終性，不會分叉；算法的可靠性有嚴格的數學證明；當有1/3或以上記賬人聯合作惡，且其它所有的記賬人被恰好分割為兩個網絡孤島時，惡意記賬人可以使系統出現分叉，但是會留下密碼學證據。

PoA共識機制，這種共識機制能達到的TPS，相較于比特幣的PoW和以太坊即將采用的PoS，在TPS上都要高出很多。唯鏈創世團隊曾經披露唯鏈研發團隊測試能達到10000TPS，10000TPS足夠滿足很長一段時間內的性能要求。

PoA與PoS類似，但是POS是基于持幣加時間的模式，所以同樣會造成利益分配的不均衡和大節點的產生，在PoA中，驗證者不需要在網絡中持有股份，但是必須具有已知的和經過驗證的身份，這意味著驗證者不會有動機為自己的利益行事，由這些驗證者來驗證和治理DAPP的投票。如此，讓PoA的網絡變得更加安全和便宜。

除了唯鏈以外，歐鏈Oracles采用的也是PoA共識機制。

瑞波共識機制RPCA是一個類似PBFT的共識機制，屬于節點投票的共識機制。初始特殊節點列表就像一個俱樂部，要接納一個新成員，必須由51%的該俱樂部會員投票通過。共識遵循這核心成員的51%權力，外部人員則沒有影響力。由于該俱樂部由“中心化”開始，它將一直是“中心化的”，而如果它開始腐化，股東們什么也做不了。

與比特幣及點點幣一樣，瑞波系統將股東們與其投票權隔開，并因此比其他系統更中心化。Stellar的共識機制SCP（Stellar Consensus Protocol）就是在“Ripple共識算法”的基礎上演化而來的。

Hcash采用混合共識機制后，有Hcash的用戶與礦工均可以參與到投票中，共同參與Hcash社區的重大決定；Hcash的PoS還為不合格的礦工提供了一個制衡機制；通過PoS+PoW公平的按持幣數量與工作量分配投票權重，可以實現社區自治。

通過PoW,使得Hcash有挖礦的硬性成本作為幣價的保證，又制約了單獨PoS機制里數字貨幣過于集中的問題；PoS讓中小投資者著眼于項目的中長期的發展，中小戶更傾向于把幣放在錢包里進行PoS而不是放在交易所隨時準備交易使得Hcash生態更加健康，人們會將注意力更多的放在Hcash技術與落地應用上，而不是僅僅關注短期的價格波動。

在安全性上，由于PoW必須通過PoS的驗證才可生效，PoW礦工不能自行決定并改變網絡規則，這有效的抵擋了51%攻擊。

迄今為止，沒有任何一種共識機制完美地解決了所有問題，每個共識機制都存在各自的短板。數字貨幣市場在不斷擴大，毫無疑問共識機制也在不斷地自我更新。

從PoW到PoS，PoS到DPoS，以及DAG的無區塊鏈概念，無疑不是對效率的不斷追求。但是共識越集中（參與度越低），效率越高，也越容易出現安全和獨裁腐敗現象（和去中心化的初衷背道而馳）。只有做到各方面的平衡，通過之后的發展以及不斷的更迭，數字貨幣以及區塊鏈未來可期。