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共识机制研究报告

2018 年 9 月

共识机制研究报告

2018 年 9 月

1. 行业综述

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1.1 区块链技术

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1.1.1 公有链（Public Blockchain）

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1.1.2 联盟链（Consortium Blockchain）

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1.1.3 私有链（Private Blockchain）

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1.2 区块链体系架构

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2. 共识机制简介

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2.1 共识机制的起源

.........................................................................................................................

2.1.1 拜占庭将军问题

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2.2.2 区块链共识机制解决方案

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2.2 共识机制的概念

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2.3 共识机制的作用

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3. 共识机制的原理

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3.1 PoW

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3.2 PoS

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3.3 DPoS

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3.4 RPCA

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3.5 PAXOS

........................................................................................................................................

3.6 BFT

..............................................................................................................................................

3.6.1 PBFT

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3.6.2 DBFT

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3.7 RAFT

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共识机制研究报告

2018 年 9 月

3.8 POOL

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3.9 混合共识算法及其他

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3.9.1 Proof of Luck

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3.9.2 PoDD（proof of DDos）

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3.9.3 PoB（proof of burn）

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4. 共识机制的对比

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4.1 评价标准

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4.2 各共识机制的对比

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4.2.1 PoW

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4.2.2 PoS

.......................................................................................................................................

4.2.3 DPoS

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4.2.4 RPCA

....................................................................................................................................

4.2.5 PAXOS

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4.2.6 PBFT

.....................................................................................................................................

4.2.7 RAFT

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4.2.8 POOL

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5. 共识机制面临的问题

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5.1 性能和扩展性不能满足要求

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5.2 数据隐私和访问控制有待改进

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5.3 治理机制有待完善

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6. 共识机制应用场景分析

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6.1 需要加密数字货币的公有链

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6.2 不需要货币体系的私有链和联盟链

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7. 共识机制选择标准

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7.1 安全性

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共识机制研究报告

2018 年 9 月

1. 行业综述

传统的关系数据库管理系统、NoSQL 数据库管理系统都是由单一机构进行管理

和维护，单一机构对所有数据拥有绝对的控制权，其它机构无法完整了解数据更

新过程，因而无法完全信任数据库中的数据。所以，在多个机构协作模式下，中

心化的数据库管理系统始终存在信任问题。以金融行业的清算和结算业务为例，

传统中心化的数据库因无法解决多方互信问题，使得每个参与方都需要独立维护

一套承载自己业务数据的数据库，这些数据库实际上是一座座信息孤岛，造成清

结算过程耗费大量人工进行对账的情况，目前的清结算时间最快也需按天来计。

如果存在一个多方参与者一致信任的数据库系统，则可显著减少人工成本及缩短

结算周期。

区块链（Blockchain）是一种去中心化、不可篡改、可追溯、多方共同维护的分

布式数据库，能够将传统单方维护的仅涉及自己业务的多个孤立数据库整合在一

起，分布式地存储在多方共同维护的多个节点上，任何一方都无法完全控制这些

数据，只能按照严格的规则和共识进行更新，从而实现了可信的多方间的信息共

享和监督，避免了繁琐的人工对账，提高了业务处理效率，降低了交易成本。区

块链通过集成 P2P 协议、非对称加密、共识机制、块链结构等多种技术，解决

了数据的可信问题。通过应用区块链技术，无需借助任何第三方可信机构，互不

了解、互不信任的多方可实现可信、对等的价值传输。

2008 年，一位化名“中本聪”的学者以一篇《比特币：一种点对点的电子现金

系统》的文章，阐述了一种数字加密货币的实现思路。一年之后作者释放出了以

论文为原型设计出来的加密货币——比特币。历经近 10 年的发展，比特币一直

保持着交易量和市值全球第一的地位，与此同时，支撑比特币运行的核心技术—

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