區塊鏈突破不在技術？而是取決於…
與最近幣圈萎靡狀態不同的是，越來越多區塊鏈應用加速進入落地階段。
而區塊鏈應用落地，表面上看來，是區塊鏈技術層面的突破，然則，真正加速區塊鏈進展的其實是“共識機制”的設計。
為何會如此？
還要從“共識機制”的演進中找答案。
拜占庭將軍問題 VS 兩軍問題
一
拜占庭將軍問題本質上是一個共識問題，產生於1982年一位美國電腦科學家Leslie Lamport的頭腦中。這也是“共識問題”在歷史上第一次真正、嚴肅地被提出並加以審視。
拜占庭帝國在攻打一個強大的敵國時，派出10支軍隊，分散包抄，同時攻擊。但問題來了，這個敵國的實力足以抵禦5支拜占庭軍隊的同時襲擊，也就是說，拜占庭的10支軍隊中，至少要保證有6支軍隊能同時接收到正確的指令，採取襲擊行動。
這些分散在敵國四周的拜占庭軍隊，只能依靠“信差”傳遞資訊，協商進攻意向與時間。困擾將軍們的一個問題，他們不確定是否有叛徒，叛徒們可能擅自變更進攻意向與進攻時間。
因此，在達成共識的過程中，有些資訊可能並不代表大多數人的意見，那麼，如何在已知有叛徒的情形下，其餘忠誠的將軍們達成一致的協議，這就是著名的“拜占庭將軍問題”。
二
白軍駐紮在溝渠裡，藍軍分散在溝渠兩邊，只有溝渠兩邊的藍軍同時合力進攻，才有可能擊敗白軍。而藍軍無法遠端溝通，只能派遣信差穿過溝渠通知對面的藍軍協商進攻時間。
信差在傳遞資訊的途中可能被白軍殺死，或因軍隊距離不能在得到訊息後及時回覆，傳送方也無法確認訊息是否丟失，導致不可能達到一致性，那麼是否存在一個使藍軍必勝的通訊協議，這是兩軍問題，十分容易與拜占庭將軍問題搞混淆。
需要注意的是，拜占庭將軍問題和兩軍問題有著本質的差別，兩軍問題中，沒有叛徒之說；而拜占庭將軍問題中，也沒有考慮兩軍問題，即，假定了一個大前提，通道是可靠的。
Lamport已證明，在分散式計算上，試圖在 非同步系統 和 不可靠的通道 上達到一致性是不可能的。所以，在研究拜占庭將軍問題時，假定通道是沒有問題的，在此前提下再去研究一致性和容錯性。
區塊鏈的雛形正是來源於構建一個可以完美解決“拜占庭問題“的容錯系統。共識演算法機制幾經迭代，也只為找尋最完美的解決方案。
PBFT演算法
1999年，Miguel Castro和Barbara Liskov 提出了PBFT演算法，用於解決拜占庭將軍問題。
PBFT，實用拜占庭容錯演算法（Practical Byzantine Fault Tolerance）。該演算法在保證活性和安全性的前提下提供了(n-1)/3的容錯性，即，節點數需要達到（3n+1）個，才能容錯n個節點。
優點：
依靠嚴格的數學證明，具備(n-1)/3的容錯性
缺點：
1. 網路節點不能太多，一旦過多，很容易造成整個網路嚴重堵塞；
2. 當1/3及以上的節點停止記賬後，系統將無法正常執行。
POW共識機制
Proof of Work，工作量證明。該理念最早由Cynthia Dwork和Moni Naor 於1993年提出。可以簡單的理解為“按勞索籌”，付出多少工作量，就會獲得多少報酬。比特幣就是採用的POW共識機制，通過計算猜測一個數值，解決規定的Hash問題。
該機制主要會消耗計算機三類資源：消耗CPU資源（例如比特幣）、消耗記憶體資源（以太坊為了防止與比特幣採用相同的共識機制造成51%攻擊，採用了一種需要佔用大量記憶體資源的POW演算法）、消耗網路資源。
優點：
1. 該機制本身比較複雜，大大提高了攻擊者攻擊的成本；
2. 能鼓勵更多的人加入進來，使得節點數量快速擴大；
3. 按勞索籌的挖礦方式，實現了相對的公平。
缺點：
1. 需要計算機提供算力，大量耗費電力能源，有違環保理念；
2. 礦機晶片從CPU、GPU、FPGA到ASIC的迭代，算力越來越集中，逐漸朝著中心化發展；
3. 隨著挖礦成本越來越高，當高於挖礦收益時，曠工積極性便會降低，網路節點會減少。
POS共識機制
Proof of Stake，權益證明/股權證明。由一個名為Quantum Mechanic的數字貨幣愛好者於2011年提出，吸取了POW太多耗費算力的教訓，POS比的是誰手持的幣越多，挖到一個塊的概率越大。以太坊採用的便是POW和POS的組合。
優點：
1. 節能；
2. 對計算機硬體無過高要求，人人可挖礦；
3. 避免緊縮，POS機制的加密貨幣會按一定的年利率新增貨幣，可以有效避免因為各種原因使用者丟失貨幣造成的緊縮。
缺點：
純POS機制的加密貨幣，只能通過IPO方式發行，這會導致富者越富，大量代幣集中在少數人手中，也會容易變得更加中心化；
DPOS共識機制
Delegated Proof-Of-Stake，代理股權證明。針對前兩種機制中存在的不足之處，2013年8月，BM在啟動位元股專案中採用了DPOS共識機制，我們熟知的EOS也採用的是DPOS共識機制。
類似於企業董事會制度，將持幣者稱為股東，由股東選出一定數量的代表，代表們輪流產生區塊，收益平分，若有代表不老實，很容易被其它代表和股東發現，不老實的代表會被立即踢出，空缺由排在他後面的代表取代。
可以說，DPOS同時兼具了中心化和去中心化。
優點：
1. 只有選舉出的少數代表節點進行挖礦，進一步降低了能耗；
2. 採用所有持幣者投票選舉代表的方式，更加去中心化；
3. 更高的效率，中心化與去中心化的結合，使得效率有了很大的提升。
缺點：
1. 投票需要耗費時間精力，且還有一定的技能門檻，使得投票的積極性是個問題，大多數持幣者（＞90%）從未參與投票；
2. 社群選舉目前還未能及時有效的組織破壞節點的出現，存在安全隱患。
其它改進共識機制
我們可以看到，以上幾種主流共識機制各有其缺點：PBFT的節點數問題、POW的能耗問題、POS/DPOS的中心化問題。
因此根據不同的區塊鏈應用場景，在主流的共識機制上進行了各種改良與衍生。
一
NEO採用的dBFT共識演算法（Delegated Byzantine Fault Toleranc），通過使用者投票選出7個超級節點參與記賬，普通節點可以看到共識過程，同步賬本資訊，但不參與記賬。
二
以太坊的下一代POS共識機制：Casper（投注共識），屬於POS，但又有不同，Casper的共識是按照塊達成的，而不是如POS按照鏈達成的。
此外，Casper還設定有嚴格的懲罰機制，一旦同一個節點兩次投注序號一樣，或投注的序號無法讓Casper合約處理，那麼該節點將失去所有保證金。這樣有效防止了惡意攻擊網路行為。
三
POI，重要度證明共識機制（Proof of Importance)，通過使用賬戶重要性評分來分配記賬權的概率。
四
POP，（Proof of Participation) 賬戶參與度演算法，一種將POI和DPOS相結合的演算法機制。
總結
區塊鏈本質是一種分散式儲存資料庫，點對點去中心化網路。這種網際網路技術早在比特幣誕生之前就已存在。而比特幣的設計中引入了POW共識機制後，才使得區塊鏈技術的價值得到了最大化展現。
從共識機制的演進中，我們也能看到，區塊鏈應用的每一次重大進展，與共識機制的迭代密切相關。
共識機制可以說是區塊鏈的靈魂與核心，區塊鏈的應用落地，最終突破點將取決於——共識機制。
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