公司研究 | 比特币十周年大不一样，共识机制的融合发展正在向前推进

算力之旅（三）

2008年10月31日，比特币白皮书诞生，区块链世界风起云涌。2009年1月，btc网络正式上线，比特币正式流通。POW的真正应用成为共识机制后续发展的源泉。

后来随着整个区块链行业的飞速发展，各种区块链项目如雨后春笋般涌现，共识机制的发展也随着不同项目的出现而迅速发展。QuantumMechanic 最早在 2011 年的比特币论坛讲座上提出了权益证明（PoS），后来通过点点币（Peercoin）和 NXT（未来币）以不同的思路实现。大约在同一时间，比特股社区首先提出了类似于董事会投票的股权证明（DPoS）机制。代币持有者投票一定数量的节点进行代理验证和记账。在拜占庭容错机制方面，国内三大公链之一的NEO率先提出改进拜占庭通用算法——DBFT。

从共识机制的发展可以看出不同区块链项目在“不可能三角问题”上的积极探索和实践。

此次恰逢比特币白皮书发布十周年。算力智库选择了两个国内领先的底层公链项目——Qtum和NEO。我们将从共识算法的角度梳理区块链共识机制的发展历程，以呈现中国区块链底层技术产业的特点和动态，供大家参考。

【算力智库专家点评】

对于共识算法，我们从算力智库VNT Chain的相关技术专家处了解到比特币的核心机制有哪些，整个共识算法可以从性能、去中心化程度、可扩展性三个维度来考虑。每个算法机制只是三个特征的平衡。

Qtum 的 POS 算法的风险在于分叉的可能性比较高，这也是 POS 算法本身的特点。需要一些新的方法来解决。NEO的拜占庭算法，由于节点数量相对固定，容易被攻击，需要寻找新的安全分离方法。

整个共识算法领域的未来有两个可能的方向：一个是以DAG为代表，提高架构中节点的随机性，使信任度更高，另一个方向是随机数算法+DBFT，加上一些硬件加快改进通信并行处理的政策。

【核心观点】

比特币诞生的 10 年间，出现了两种共识算法。不同的共识算法基于“不可能三角”进行技术改进。在无法同时实现可扩展性、去中心化和安全性的情况下，一些算法试图在保证去中心化的前提下提高性能，而另一些算法则试图在保证高性能的基础上提高性能。集中度。项目之间相互学习是大势所趋。

作为 POS 共识机制的增强版，Qtum 集成了比特币的 UTXO 账户模型、ETH 的智能合约和 POS 机制。三者合而为一。对现有成熟技术进行创新，技术实用，实现程度高。

NEO采用增强版拜占庭容错机制，针对现有生态设计，更符合平台对容错的要求，有利于整个系统的生态建设。目前，中心化程度比较高，主要是为了提高效率。

任何共识算法的改进和整合都是基于项目理念的差异。要评估一个共识算法的进展，我们需要从项目路线图中看它是否符合项目白皮书的概念。目前，Qtum 和 NEO 都在按照路线图积极推进，未来可期。

区块链共识机制发展史：从 POW 到 DPOS

POW（工作证明）

2008年，中本聪发表了划时代的论文《btc: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》，提出了区块链的数据结构。2009年1月，btc网络正式上线，POW应用落地，成为共识机制发展的源泉。

POS（股权证明）

2012年，Sunny King发布Peercoin（又名PPCoin，PPC），并首次创造性地提出了Peercoin中POS机制的概念。一个全新的世界，也开启了山寨币的新历史。

DPOS（授权权益证明）

Bitshares 项目于 2013 年 8 月启动，此时 POW 和 POS 都已经成功运行了很长时间。根据项目计划，无论是POW还是POS都无法满足要求，因此Bitshares发明了一种新的共识机制——DelegatedProof-Of-Stake（DPOS），即权益授权证明。

DBFT（拜占庭容错）

该算法由我国开源区块链项目小易区块链提出并采用。对标以太坊的NEO，在共识机制的选择上，走的是与以太坊完全不同的路径。与btc和eth采用的POW机制不同，NEO采用了更类似于EOS的DPOS共识机制，并改进了拜占庭将军算法——DBFT。

两种共识算法：按数据写入顺序分类

根据目前主流的分类方式，主要按照书写顺序，共识算法分为两类，如下表所示：

区块链现有两种共识机制，根据写入数据的顺序确定。一般来说，许可链采用节点投票的共识机制，以降低安全性为代价提高系统性能。非授权链采用基于工作量、权益证明等的共识机制，主要强调系统安全，但性能较差。

为了鼓励所有节点共同参与，维护区块链系统的安全运行，非授权链采用发行Token的方式作为对参与者的奖励和激励机制，即通过经济平衡的方式，防止总账内容被篡改。. 因此，根据运行环境和信任分类，选择合适的共识机制是区块链应用实施中应考虑的重要因素之一。

在底层技术平台领域，国内很多公司都有自己的特点。根据创始团队的理念和项目的实际愿景，选择了不同的共识算法。算力智库从两大类共识算法中选择了PoS算法和PBFT算法，并选择了公链底层技术的龙头企业——量子链和小易，从共识算法的角度，了解不同共识算法。应用程序功能。

Qtum Reciprocal Proof of Stake：UTXO+PoS+智能合约，三合一

从白皮书和项目报告，以及对CTO的采访中，我们了解到Qtum采用的共识机制是MPoS（reciprocal proof-of-stake机制），Qtum最大的特点是UTXO+PoS+智能合约.

使用UTXO账户模型主要基于三个优势：1、Qtum项目早期，比特币网络已经稳定运行了8年。UTXO 账户模型的稳定性、安全性和交易并发性已经得到验证。2、 可以更好地解决双花问题。3、采用简单支付协议（SPV），方便钱包访问和DAPP应用。

在智能合约方面，大部分代码是从以太坊借来的，在以太坊上进一步改进，兼容比特币网络和以太坊网络上的项目。

采用 PoS 模式的初衷是为了避免像 POW 这样的资源浪费，另外可以通过代币管理来规避中心化风险。最大的可能是在保证高性能的基础上追求去中心化。

NEO拜占庭容错机制：容错性好比特币的核心机制有哪些，执行速度好

可以肯定的是，在第一次确认后，所有交易都是 100% 最终的。NEO 高级研发经理 Malcolm Lerider 在谈到 DBFT 协议时表示：区块链不能使用 DBFT 分叉，而高价值的链上交易将执行得更快，它是基于管理和业务用例构建的。

授权拜占庭容错机制的优势：专业的记账员；可以容忍任何类型的错误；簿记由多人完成；每个区块都是最终的，不会分叉；算法的可靠性是严格控制的数字证明。

在 DBFT 共识机制中，NEO 持有者不直接参与共识。共识节点的数量由投票过程决定，范围为 7-1024。因此，随着NEO核心协议的逐步稳定，NEO持有者有望选举出1到数十个共识节点。根据团队的预测，2018年这个数字将保持在7到13个。

在牺牲去中心化和安全性的前提下，旨在提升公链的性能。目前，DBFT 的机制是高度中心化的。这一点受到质疑。NEO 创始人达鸿飞在 2018 年 3 月 6 日公开回应：项目仍处于早期阶段，团队更注重效率而非去中心化。

算力综合评价

从比特币的POW共识机制，到POS机制，再到DPOS和DBFT机制。过去共识机制的发展随着区块链项目的发展而向前发展。

从 Qtum 和 NEO 的共识算法分析可以看出，无论采用哪种共识机制，在去中心化和性能之间总是有一个权衡，任何算法的开发都是基于当前的需求。项目 创新和发展没有区别，只是理念不同。

本文所表达的观点仅代表作者个人观点

并不构成投资建议

请注意投资风险