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区块链1.0时代有哪些实际应用？

区块链1.0的发展与数字货币密切相关，应用普遍集中在货币转移、兑换和支付等方面。从某种意义上讲，这个时期的区块链技术找到了一个解决货币和支付去中心化的方案。

货币和支付构成了区块链1.0时代最显著的应用，出现了以比特币为代表的一系列虚拟货币，如莱特币、狗币、瑞波币、未来币、点点币等，全世界前后产生过数千种数字货币，到现在还在运行的大概有700多种。这些“另类货币”充当着互联网上的“现金”，开启了金融领域的另一片天地在虚拟货币的应用场景下，个人可以用一种去中心化、分布式且全球化的方式，在个人之间分配和交易各种资源。

这个时期的区块链在金融领域掀起了一股巨浪。在转账、汇款和数字化支付相关领域，区块链技术备受关注。在这些领域，传统方式要通过银行等中心机构进行开户行、对手行、清算组织、境外银行（代理行或境外分支机构）等烦琐的处理过程，时间长，成本髙。应用区块链技术后，支付可以实现端对端的交易，去掉了繁冗的中间机构处理环节，不仅快捷，而且交易成本非常低廉。尤其在跨境支付方面，基于区块链的支付系统可为用户提供全球范围的跨境、任意币种的实时支付清算服务，跨境支付将以低成本方式瞬间完成。

链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径，推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革，构建应用型、复合型人才培养体系。

如何定义区块链？区块链的应用场景有哪些？

现在很多人认为区块链是一种万能的技术，无所不能，多少有点把区块链技术神话了！

在区块链技术的定义上，美国学者梅兰妮斯万在其著作《区块链：新经济蓝图及导读》定义区块链技术是一种公开透明的、去中心化的数据库。

区块链定义：狭义VS广义

至于区块链技术的应用场景，自然要结合区块链具有的区别于其他技术体系的特点来说。

区块链技术特点包括：

区块链是一个分布在全球各地、能够协同运转的数据库存储系统，区别于传统数据库运作——读写权限掌握在一个公司或者一个集权手上（中心化的特征），区块链认为，任何有能力架设服务器的人都可以参与其中。来自全球各地的掘金者在当地部署了自己的服务器，并连接到区块链网络中，成为这个分布式数据库存储系统中的一个节点；一旦加入，该节点享有同其他所有节点完全一样的权利与义务（去中心化、分布式的特征）。

与此同时，对于在区块链上开展服务的人，可以往这个系统中的任意的节点进行读写操作，最后全世界所有节点会根据某种机制的完成一次又依次的同步，从而实现在区块链网络中所有节点的数据完全一致。

今年初，区块链这一名词开始进入大家的生活中，上至国家领导，下至跳广场舞的大妈都知道这个名词，这一名词的广泛被知是由比特币带来的。

众所周知，比特币最初的几十个只能换一个披萨到巅峰时候的20000多美金一个，暴涨了何止千倍，由此也造福了一大批土豪，目前有区块链技术产生的虚拟货币日渐走入大家的生活，许多人都加入了炒币行列，经常听人说，买对百倍币，单车变跑车，一币一嫩模，可想而知，其中是多么的吸引人。

08年开始，各种应用于区块链技术的游戏也火爆了起来，诸如养成类（百度莱茨狗，360区块猫），挖矿类（网易星球，虚拟地球，公信宝），这些以区块链的名义吸引着大家的加入，当然也不乏一些确实靠谱的，这就需要大家仔细辨别了。

“区块链”这三个字在刚刚过去的春节彻底被点燃，风头盖过了一切事物，有人说这是新时代的到来，过去的已成为古典的，还有人说一切都是炒作，终究是个泡沫。

其实区块链技术并不是一个新生的概念，早在过去两年就已经开始被应用到很多行业之中，比如电子签名。近日，第三方电子签名平台e签宝向新芽NewSeed透露了区块链应用的最新进展。

目前，区块链技术在e签宝产品中主要应用于存证和出证两方面，应用的场景包括版权保护、在线签约、网页取证、电话录音、邮箱存证等方面。

以网络作品维权举例，由于网络维权一般采用事后取证的方式，并没有在证据产生的过程中进行实时确权，所以整个确权过程耗时长，取证难度大、成本高，举证、溯源都异常困难，没办法满足网络作品传播快、数量多的特点。

e签宝的基于时间戳+区块链的知识产权保护新方案，从用户进行实名认证开始，就实时固化过程中产生的电子数据，并通过同步于国家授时中心的时间源服务，给网络作品加盖具有法律效力的时间戳，证明电子文件在某个时间段没有被篡改。而区块链技术则可以在网络中建立点对点的信任，确保所有的区块链节点都能记录完整的版权确权和交易记录，并且可以溯源，真正实现防抵赖防篡改，实现了一种分布式的信任基础设施。

创始人兼CEO金宏洲认为，去中心化的区块链技术的应用大大提高了数据存证、出证的工作效率，以及当事人的身份可信度，降低了信任成本，但并不能取代原先的中心化的公钥加密技术，两者应是互为补充的状态，通过这两者的搭配，从而为用户提供实时、可靠的确权方案。

接下来，e签宝也将着重建设基于区块链技术的智能合约平台，金宏洲表示，数据存证、出证只是基于区块链技术的比较粗浅的应用，是实现区块链技术落地的第一步，而实现真正的智能合约则是第二步。“智能合约不能简单的理解为电子合同，它指的是一种过程，从合约的缔结到确认再到最后的执行。”金宏洲解释道。

通过以下有限的案例，希望大家能够了解区块链技术的实际表现，从而激起对这类方案的兴趣。

1.行政服务

几个世纪以来，公共行政部门的作用与职责一直没有发生显著改变——更准确地说，发生了巨大变化的实际上是数据规模以及公共机构处理数据的具体方式。虽然目前已经存在各类有助于收集并处理数据的数字化技术，但匿名化、可移植性以及大量数据的不可变性等问题仍然没能得到解决。

WavesPlatform公司与Vostok项目发起人、企业家兼CEOSashaIvanov表示，“目前公共行政部门所缺乏的，是更便捷的数据使用用户体验(简称UX)。要改善用户体验，我们应当向其中引入某种层——其充当一套可信的公共环境，具备透明性且能够以不可变更的方式匿名存储数据信息。”

各国政府正在通过启动美国联邦区块链计划等联邦机构与企业层面的方案，逐渐直面此类问题的存在。美国于2017年7月举办了第一届联邦政府区块链论坛，而美国总务管理局目前已经拥有200多个相关用例存储库。Ivanov解释称，“分布式系统确实能够帮助我们建立起这样一套值得依赖的环境，改善我们的大数据工作，甚至将所有新兴技术融合在一起——包括人工智能与物联网等等。事实上，每当我们面对任何一种技术时，其体现的总是其它某些技术的总和。”

现在，区块链支持下的系统已经能够实际起效——这一观点已经得到了全部专家的一致认同，并成为最重要的理论依据。换言之，接下来我们要做的，是打造更多生产就绪型解决方案。

2.支付服务

政府需要处理交易，其中不少交易涉及与公民之间进行资金往来。区块链技术在降低资金转移成本方面具有巨大的潜在应用价值——包括使用基于区块链的新型加密货币作为中间交易载体，或者利用区块链作为资金转移手段等等。一旦发现完善的解决方法，其中蕴藏的商机将无穷无尽——对于那些需要频繁进行跨国或互联网交易的群体而言更是如此。

Jasper项目由加拿大银行开发完成，旨在帮助其进一步思考中央银行以及其它金融机构应该如何立足分布式分类账实现不同银行间的支付操作。加拿大银行还开发出了自己的数字货币变体“CAD币”，用于测试在区块链之上使用某种国家货币的可行性。

该项目带来了一个有趣的结论，即应向工作证明型公链系统说不。在一篇题为《Jasper项目：分布式批量支付系统是否可行?》的论文当中，作者观察到“工作证明系统并不适合此类大额交易处理系统，因为其假设系统中的所有交易都在一定程度上需要公开性与可观察性。”

3.数字化与知识产权

政府有责任维护版权记录与数据库。这些记录证明着知识产权的所有权。基于区块链的系统允许各类艺术家、表演者以及作家对其作品添加时间戳，并在理论上借此发现对版权的侵犯行为，甚至保留永久的权利记录。事实上，已经有多国政府朝着这个方向迈出重要的探索性步伐。

伊朗最近就宣布将部署该项技术。《伊朗金融论坛报》援引MortezaMousavian的话，指出“文化部数字媒体部门已经与一家区块链企业达成协议，共同设计一套可用于保护在线版权的系统。”他同时补充称，“相关程序将很快以易于上手的方式面向用户发布。”

这项工作仍处于早期探索阶段，但其为企业客户提供了通过复制技术保存记录的可能性。从理论层面来讲，企业能够利用区块链方案进行财会核算，并实时发现其中的错误之处。

4.福利分配

政府有责任为公民创造公平的竞争环境。长期贫困或者在经济上处于不利地位的公民当然需要政府的支持与帮助，以确保他们有能力维持自身生活并获得不断发展的能力。然而，福利分配工作既不简单、往往也不够直接。腐败与冒名顶替等问题一直严重破坏着政府计划内的各类分配渠道。

在中国，全国社会保障基金理事会正在就如何利用区块链技术改善国家福利向公民的交付进行早期研究。与此同时，印度方面也在采取行动，安得拉邦与特伦甘纳邦已经在利用区块链支持其民用资源供应制度。

据称，包括微软在内的不少企业也在考虑使用相同的技术。而这些将触及个别员工与职能角色的解决方案，有望在不久的将来逐步出现在小型企业当中。

5.招标活动

为了建立公共基础设施或提供相关服务，政府希望尽可能通过招标实现规模经济与竞争收益。然而，招标过程往往并不公平或者透明。长期以来，公共采购工作一直是世界各地猖獗的腐败活动的主要肆虐场景。TransparencyInternational指出，“很多政府会在缺少公平竞争的情况下，将项目合约授予某家供应商。这使得那些具有更多政治资源的企业以不正当方式战胜竞争对手;或者同一行业内的各企业间会提前商议出价，从而确保每家公司都在招标中分得一杯羹。这将显著增加为公众提供服务的成本——我们发现，腐败问题可能导致项目成本增长50%。”

那么，区块链技术要如何解决招标问题呢?根据Ivanov的介绍，“与分散的集中式系统不同，由区块链驱动的各独立分类账将能够改进招标或者任何其它需要追踪的财务流程的透明度。区块链技术的介入，将有助于追踪资金的使用情况，并确保其按照预期方式在允许的时间之内进行支付。”

目前，日本内政与通信部已经公布了基于区块链的招标系统，这意味着在勾连问题严重的行业当中，中小型企业将有望迎来更透明的招标方式与更光明的发展前景。

虽然之前提到的相当一部分案例都远未最终完成，但其确实为企业及政府提供了诸多可能性。当然，其中的关键在于实施;而且我们也应当以乐观的情绪看待这一切，即虽然区块链技术经常被人们误解，但其正在也终将找到能够发挥自身能量的方向!

区块链通俗的讲就像长城上的十几个烽火台，一处有敌人来就放狼烟，其它烽火台都知道了，共同进入防御状态。用技术语言讲，就是一个分布式账本，各个节点分别记账，某一两个节点的故障不会影响全网。

这种分布式网络，跟谷歌百度的分布式服务器有啥不一样呢？谷歌百度他们的分布式服务器还是属于谷歌百度的，而且是受他们的中心调度算法来控制的。而区块链里面的分布式节点彼此之间并不认识，也没有律属关系，你想下线关机了就行，但因为有币的奖励，所以总有人会开机作为新的节点支撑这个网络。

经过通俗和技术化的讲法之后，希望你已经明白了。那么应用场景第一个就是金融了，我把钱放在支付宝，万一支付宝哪天不承认你就没办法了。但是放在区块链上，一个节点不承认没用，因为其他节点还有我的记录呢。第二个就是合同上，现在签合同是纸质的，容易造假，放在区块链上就造不了假了。

还有更多的应用场景，建议百度查一下top100的数字火币，了解一下他们背后对应的项目，就成为区块链专家了。

区块链技术最早用于比特币上。区块链是为跨主体的业务场景提供了可靠可信的组织数据的手段。京东本质上是一家供应链公司，区块链技术将首先运用在供应链的诸多场景上。

区块链是一项去中心化的技术，目前互联网所能覆盖的产品，区块链均可应用其中。

目前呼声较高的应用行业为金融行业。

已经落地的应用为商品溯源，阿里和京东已经在使用区块链技术，对所售的部分商品进行全程溯源，消费者可以对所购买的商品进行追踪溯源。数字广告行业的区块链应用也不在少数，由于数字广告的流量欺诈每年导致的损失高达数百亿美金，所以目前已经出现了基于数字广告的区块链应用项目，比如DCAD，就是基于区块链技术的数字广告应用，主要解决的是流量欺诈的问题

未来，随着区块链技术的应用日趋成熟，会在很多行业得到应用，打造一个基于技术信任的新型生态模式

区块链的特征是分布式记账、去中心化，但最终的目的是要人与人之间的相处更加平等。技术只有为人类价值服务才有意义，符合人类价值需求的技术才会发展起来，所以区块链符合人类对自由平等的追求，所以其成为主流的趋势是不可阻挡的。

目前玩区块链噱头的很多，基本上都是用于发币。目前新推出的ono，是一款去中心化，自由的全球性的社交平台。由于去中心化，你的聊天通信信息都是点对点的，其余人不可看。也就是说，你的一言一行不再像现在在微信、qq、脸书一样被记录在案并被随时查阅，让你摆脱监视困扰。

其实任何一个领域都可利用区块链技术，以前需要第三方确认传递的信息都可在上完成，并在多个节点进行确认，很难(几乎不可能)删改。

目前区块链还属于起步阶段，技术还不够成熟，但同时也是较佳的进入时间。

区块链是什么

如果用非专业术语解释区块链，区块链就是一个存放数据的地方，只不过在区块链中存放的数据安全可靠还不用人管，所以在互联网这个数据爆炸，信息爆炸的地方，能有这么一个地方，将会是神仙宝地一般。

区块链能干什么

如果当你问道区块链能干什么的时候，不如说什么应用需要用到区块链。前面说区块链是一个安全的地方，那么，但凡是互联网上需要安全地保护数据的地方都需要用到区块链技术。例如：

因为使用区块链技术可以更好低保户数据，现在的互联网，数据就是价值就是财富，因此价值保护和价值传输是互联网今后发展的方向，而区块链技术恰好能真正做到这一点。

如有不足，欢迎大家评论指正。

狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

参与交易的双方不需要知道对方是谁，也不需要第三方进行信任背书，只需要信任共同的算法就可以建立互信，直接交易。

它的特点就是去信任、去中心化，每个节点账本的毁坏对整个区块链没有影响，区块链运行点对点支付，没有一个可能会作弊的中心，安全性大大提高，整个交易网络从一个星型结构变成了点对点的P2P结构.

未来区块链会应用于很多领域，给人类生活带来极大影响。从数字货币到证券与金融合约、医疗、游戏、人工智能、智能合约、物联网、电子商务、文件储存等等领域都可以进行广泛应用。

一、云存储

这个是统计了目前互联网上云存储的数据量，google的数量最大，也就8000PB,那如果把互联网上大家的闲置的分享出来呢？

星光云通过星光链打造区块链数据计算和存储湖,总存储量未来目标为15000P(约157.2864亿G)。这将是阿里云1500PB的10倍以上！也是扩建后世界上最大存储湖泰州存储中心的4倍多。

二、医疗方面

用区块链技术对个人医疗记录进行保存，也就保留了个人医疗的历史数据，未来看病或对自己的健康做规划时可直接调用历史数据。这些数据有很强的隐私性，使用区块链技术也有助于保护患者隐私。

区块链技术的商业应用有哪些?

Triporg旅行：是运用区块链技术的旅游服务平台，提供机票、火车票等预订服务。

《区块链的真正商机》（笔记）

随着数字化转型的迫切需求，像大数据一样，区块链将会全面重塑你的业务，那么你该如何驾驭区块链时代?

《区块链的真正商机》是全球知名研究咨询公司Gartner的两位杰出副总裁大卫·弗隆和克里斯托夫·乌聚罗强强联合之作，通过金融、物流、房地产、汽车、文娱、医疗、智慧城市等区块链创新实例，他们会揭开区块链真正落地会走过的3大阶段，以及未来20年内，区块链究竟会如何改变你的组织。《区块链的真正商机》不是一步到位的落地捷径，而是写给所有商业领袖的让区块链真正落地的商业寻宝图，是区块链版《大数据时代》。

作者：大卫·弗隆克里斯托夫·乌聚罗

思维革新：区块链思维的四个方面

驾驭区块链时代，快速实现数字化转型

区块链的真正价值不在于创造新的货币

数字化转型成功与否和区块链息息相关

前言

1制造更多商业想象力：区块链的真正价值

区块链的五大核心要素

创新+完备+增强：三阶段绘制区块链未来路线图

可编程的智能社会：区块链赋能的3种社会模式

放眼未来，持续推进去中心化

拥抱进化型与原生型方案，向去中心化进化

先由内至外，再由外至内

通证化：从区块链创新解决方案到区块链完备解决方案

去中心化，通证化才能从战术到战略

去中心化的8个元素

从“赢家通吃”模式到公平模式

6从颠覆传统到共享经济腾飞，区块链组织的探索一直在持续

共享经济：社会对中心化解决方案的创新

7智慧社会：增强型区块链的实验室

记住，一开始就要明确目标并清楚传达

今日“创新者的窘境”

9区块链社会：更公平的新社会契约模式

希望与风险并存

结语

二、区块链的共识机制

一、区块链共识机制的目标

区块链是什么？简单而言，区块链是一种去中心化的数据库，或可以叫作分布式账本(distributed ledger)。传统上所有的数据库都是中心化的，例如一间银行的账本就储存在银行的中心服务器里。中心化数据库的弊端是数据的安全及正确性全系于数据库运营方（即银行），因为任何能够访问中心化数据库的人（如银行职员或黑客）都可以破坏或修改其中的数据。

而区块链技术则容许数据库存放在全球成千上万的电脑上，每个人的账本通过点对点网络进行同步，网络中任何用户一旦增加一笔交易，交易信息将通过网络通知其他用户验证，记录到各自的账本中。区块链之所以得其名是因为它是由一个个包含交易信息的区块（block）从后向前有序链接起来的数据结构。

很多人对区块链的疑问是，如果每一个用户都拥有一个独立的账本，那么是否意味着可以在自己的账本上添加任意的交易信息，而成千上万个账本又如何保证记账的一致性？解决记账一致性问题正是区块链共识机制的目标。区块链共识机制旨在保证分布式系统里所有节点中的数据完全相同并且能够对某个提案（proposal）（例如是一项交易纪录）达成一致。然而分布式系统由于引入了多个节点，所以系统中会出现各种非常复杂的情况；随着节点数量的增加，节点失效或故障、节点之间的网络通信受到干扰甚至阻断等就变成了常见的问题，解决分布式系统中的各种边界条件和意外情况也增加了解决分布式一致性问题的难度。

区块链又可分为三种：

公有链：全世界任何人都可以随时进入系统中读取数据、发送可确认交易、竞争记账的区块链。公有链通常被认为是“完全去中心化“的，因为没有任何人或机构可以控制或篡改其中数据的读写。公有链一般会通过代币机制鼓励参与者竞争记账，来确保数据的安全性。

联盟链：联盟链是指有若干个机构共同参与管理的区块链。每个机构都运行着一个或多个节点，其中的数据只允许系统内不同的机构进行读写和发送交易，并且共同来记录交易数据。这类区块链被认为是“部分去中心化”。

私有链：指其写入权限是由某个组织和机构控制的区块链。参与节点的资格会被严格的限制，由于参与的节点是有限和可控的，因此私有链往往可以有极快的交易速度、更好的隐私保护、更低的交易成本、不容易被恶意攻击、并且能够做到身份认证等金融行业必须的要求。相比中心化数据库，私有链能够防止机构内单节点故意隐瞒或篡改数据。即使发生错误，也能够迅速发现来源，因此许多大型金融机构在目前更加倾向于使用私有链技术。

二、区块链共识机制的分类

解决分布式一致性问题的难度催生了数种共识机制，它们各有其优缺点，亦适用于不同的环境及问题。被众人常识的共识机制有：

l PoW（Proof of Work）工作量证明机制

l PoS（Proof of Stake）股权/权益证明机制

l DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授权证明机制

l PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）实用拜占庭容错算法

l DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授权拜占庭容错算法

l SCP(Stellar Consensus Protocol)恒星共识协议

l RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共识算法

l Pool验证池共识机制

（一）PoW（Proof of Work）工作量证明机制

1.基本介绍

在该机制中，网络上的每一个节点都在使用SHA256哈希函数(hash function)运算一个不断变化的区块头的哈希值(hash sum)。共识要求算出的值必须等于或小于某个给定的值。在分布式网络中，所有的参与者都需要使用不同的随机数来持续计算该哈希值，直至达到目标为止。当一个节点的算出确切的值，其他所有的节点必须相互确认该值的正确性。之后新区块中的交易将被验证以防欺诈。

在比特币中，以上运算哈希值的节点被称作“矿工”，而PoW的过程被称为“挖矿”。挖矿是一个耗时的过程，所以也提出了相应的激励机制（例如向矿工授予一小部分比特币）。PoW的优点是完全的去中心化，其缺点是消耗大量算力造成了的资源浪费，达成共识的周期也比较长，共识效率低下，因此其不是很适合商业使用。

2.加密货币的应用实例

比特币(Bitcoin)及莱特币(Litecoin)。以太坊(Ethereum)的前三个阶段（Frontier前沿、Homestead家园、Metropolis大都会）皆采用PoW机制，其第四个阶段(Serenity宁静)将采用权益证明机制。PoW适用于公有链。

PoW机制虽然已经成功证明了其长期稳定和相对公平，但在现有框架下，采用PoW的“挖矿”形式，将消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的运算来保证工作量公平，并没有其他的存在意义。而目前BTC所能达到的交易效率为约5TPS（5笔/秒），以太坊目前受到单区块GAS总额的上限，所能达到的交易频率大约是25TPS，与平均千次每秒、峰值能达到万次每秒处理效率的VISA和MASTERCARD相差甚远。

3.简图理解模式

（ps：其中A、B、C、D计算哈希值的过程即为“挖矿”，为了犒劳时间成本的付出，机制会以一定数量的比特币作为激励。）

（Ps：PoS模式下，你的“挖矿”收益正比于你的币龄(币的数量*天数)，而与电脑的计算性能无关。我们可以认为任何具有概率性事件的累计都是工作量证明，如淘金。假设矿石含金量为p%质量,当你得到一定量黄金时，我们可以认为你一定挖掘了1/p质量的矿石。而且得到的黄金数量越多，这个证明越可靠。）

（二）PoS（Proof of Stake）股权/权益证明机制

1.基本介绍

PoS要求人们证明货币数量的所有权，其相信拥有货币数量多的人攻击网络的可能性低。基于账户余额的选择是非常不公平的，因为单一最富有的人势必在网络中占主导地位，所以提出了许多解决方案。

在股权证明机制中，每当创建一个区块时，矿工需要创建一个称为“币权”的交易，这个交易会按照一定比例预先将一些币发给矿工。然后股权证明机制根据每个节点持有代币的比例和时间（币龄），依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，以加快节点寻找随机数的速度，缩短达成共识所需的时间。

与PoW相比，PoS可以节省更多的能源，更有效率。但是由于挖矿成本接近于0，因此可能会遭受攻击。且PoS在本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算，所以它同样难以应用于商业领域。

2.数字货币的应用实例

PoS机制下较为成熟的数字货币是点点币（Peercoin）和未来币（NXT），相比于PoW，PoS机制节省了能源，引入了"币天"这个概念来参与随机运算。PoS机制能够让更多的持币人参与到记账这个工作中去，而不需要额外购买设备（矿机、显卡等）。每个单位代币的运算能力与其持有的时间长成正相关，即持有人持有的代币数量越多、时间越长，其所能签署、生产下一个区块的概率越大。一旦其签署了下一个区块，持币人持有的币天即清零，重新进入新的循环。

PoS适用于公有链。

3.区块签署人的产生方式

在PoS机制下，因为区块的签署人由随机产生，则一些持币人会长期、大额持有代币以获得更大概率地产生区块，尽可能多的去清零他的"币天"。因此整个网络中的流通代币会减少，从而不利于代币在链上的流通，价格也更容易受到波动。由于可能会存在少量大户持有整个网络中大多数代币的情况，整个网络有可能会随着运行时间的增长而越来越趋向于中心化。相对于PoW而言，PoS机制下作恶的成本很低，因此对于分叉或是双重支付的攻击，需要更多的机制来保证共识。稳定情况下，每秒大约能产生12笔交易，但因为网络延迟及共识问题，需要约60秒才能完整广播共识区块。长期来看，生成区块（即清零"币天"）的速度远低于网络传播和广播的速度，因此在PoS机制下需要对生成区块进行"限速"，来保证主网的稳定运行。

4.简图理解模式

（PS：拥有越多“股份”权益的人越容易获取账权。是指获得多少货币，取决于你挖矿贡献的工作量，电脑性能越好，分给你的矿就会越多。）

（在纯POS体系中，如NXT，没有挖矿过程，初始的股权分配已经固定，之后只是股权在交易者之中流转，非常类似于现实世界的股票。）

（三）DPoS（Delegated Proof of Stake）股份授权证明机制

1.基本介绍

由于PoS的种种弊端，由此比特股首创的权益代表证明机制 DPoS（Delegated Proof of Stake）应运而生。DPoS机制中的核心的要素是选举，每个系统原生代币的持有者在区块链里面都可以参与选举，所持有的代币余额即为投票权重。通过投票，股东可以选举出理事会成员，也可以就关系平台发展方向的议题表明态度，这一切构成了社区自治的基础。股东除了自己投票参与选举外，还可以通过将自己的选举票数授权给自己信任的其它账户来代表自己投票。

具体来说， DPoS由比特股（Bitshares）项目组发明。股权拥有着选举他们的代表来进行区块的生成和验证。DPoS类似于现代企业董事会制度，比特股系统将代币持有者称为股东，由股东投票选出101名代表，然后由这些代表负责生成和验证区块。持币者若想称为一名代表，需先用自己的公钥去区块链注册，获得一个长度为32位的特有身份标识符，股东可以对这个标识符以交易的形式进行投票，得票数前101位被选为代表。

代表们轮流产生区块，收益（交易手续费）平分。DPoS的优点在于大幅减少了参与区块验证和记账的节点数量，从而缩短了共识验证所需要的时间，大幅提高了交易效率。从某种角度来说，DPoS可以理解为多中心系统，兼具去中心化和中心化优势。优点：大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证。缺点：投票积极性不高，绝大部分代币持有者未参与投票；另整个共识机制还是依赖于代币，很多商业应用是不需要代币存在的。

DPoS机制要求在产生下一个区块之前，必须验证上一个区块已经被受信任节点所签署。相比于PoS的"全民挖矿"，DPoS则是利用类似"代表大会"的制度来直接选取可信任节点，由这些可信任节点（即见证人）来代替其他持币人行使权力，见证人节点要求长期在线，从而解决了因为PoS签署区块人不是经常在线而可能导致的产块延误等一系列问题。 DPoS机制通常能达到万次每秒的交易速度，在网络延迟低的情况下可以达到十万秒级别，非常适合企业级的应用。因为公信宝数据交易所对于数据交易频率要求高，更要求长期稳定性，因此DPoS是非常不错的选择。

2.股份授权证明机制下的机构与系统

理事会是区块链网络的权力机构，理事会的人选由系统股东（即持币人）选举产生，理事会成员有权发起议案和对议案进行投票表决。

理事会的重要职责之一是根据需要调整系统的可变参数，这些参数包括：

l费用相关：各种交易类型的费率。

l授权相关：对接入网络的第三方平台收费及补贴相关参数。

l区块生产相关：区块生产间隔时间，区块奖励。

l身份审核相关：审核验证异常机构账户的信息情况。

l同时，关系到理事会利益的事项将不通过理事会设定。

在Finchain系统中，见证人负责收集网络运行时广播出来的各种交易并打包到区块中，其工作类似于比特币网络中的矿工，在采用 PoW(工作量证明)的比特币网络中，由一种获奖概率取决于哈希算力的抽彩票方式来决定哪个矿工节点产生下一个区块。而在采用 DPoS机制的金融链网络中，通过理事会投票决定见证人的数量，由持币人投票来决定见证人人选。入选的活跃见证人按顺序打包交易并生产区块，在每一轮区块生产之后，见证人会在随机洗牌决定新的顺序后进入下一轮的区块生产。

3. DPoS的应用实例

比特股(bitshares)采用DPoS。DPoS主要适用于联盟链。

4.简图理解模式

（四）PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）实用拜占庭容错算法

1.基本介绍

PBFT是一种基于严格数学证明的算法，需要经过三个阶段的信息交互和局部共识来达成最终的一致输出。三个阶段分别为预备(pre-prepare)、准备(prepare)、落实(commit)。PBFT算法证明系统中只要有2/3比例以上的正常节点，就能保证最终一定可以输出一致的共识结果。换言之，在使用PBFT算法的系统中，至多可以容忍不超过系统全部节点数量1/3的失效节点(包括有意误导、故意破坏系统、超时、重复发送消息、伪造签名等的节点，又称为”拜占庭”节点)。

2. PBFT的应用实例

著名联盟链Hyperledger Fabric v0.6采用的是PBFT，v1.0又推出PBFT的改进版本SBFT。PBFT主要适用于私有链和联盟链。

3.简图理解模式

上图显示了一个简化的PBFT的协议通信模式，其中C为客户端，0– 3表示服务节点，其中0为主节点，3为故障节点。整个协议的基本过程如下：

(1)客户端发送请求，激活主节点的服务操作；

(2)当主节点接收请求后，启动三阶段的协议以向各从节点广播请求；

(a)序号分配阶段，主节点给请求赋值一个序号n，广播序号分配消息和客户端的请求消息m，并将构造pre-prepare消息给各从节点；

(b)交互阶段，从节点接收pre-prepare消息，向其他服务节点广播prepare消息；

(c)序号确认阶段，各节点对视图内的请求和次序进行验证后，广播commit消息，执行收到的客户端的请求并给客户端响应。

(3)客户端等待来自不同节点的响应，若有m+1个响应相同，则该响应即为运算的结果；

（五）DBFT（Delegated Byzantine Fault Tolerance）授权拜占庭容错算法

1.基本介绍

DBFT建基于PBFT的基础上，在这个机制当中，存在两种参与者，一种是专业记账的“超级节点”，一种是系统当中不参与记账的普通用户。普通用户基于持有权益的比例来投票选出超级节点，当需要通过一项共识（记账）时，在这些超级节点中随机推选出一名发言人拟定方案，然后由其他超级节点根据拜占庭容错算法（见上文），即少数服从多数的原则进行表态。如果超过2/3的超级节点表示同意发言人方案，则共识达成。这个提案就成为最终发布的区块，并且该区块是不可逆的，所有里面的交易都是百分之百确认的。如果在一定时间内还未达成一致的提案，或者发现有非法交易的话，可以由其他超级节点重新发起提案，重复投票过程，直至达成共识。

2. DBFT的应用实例

国内加密货币及区块链平台NEO是 DBFT算法的研发者及采用者。

3.简图理解模式

假设系统中只有四个由普通用户投票选出的超级节点，当需要通过一项共识时，系统就会从代表中随机选出一名发言人拟定方案。发言人会将拟好的方案交给每位代表，每位代表先判断发言人的计算结果与它们自身纪录的是否一致，再与其它代表商讨验证计算结果是否正确。如果2/3的代表一致表示发言人方案的计算结果是正确的，那么方案就此通过。

如果只有不到2/3的代表达成共识，将随机选出一名新的发言人，再重复上述流程。这个体系旨在保护系统不受无法行使职能的领袖影响。

上图假设全体节点都是诚实的，达成100%共识，将对方案A（区块）进行验证。

鉴于发言人是随机选出的一名代表，因此他可能会不诚实或出现故障。上图假设发言人给3名代表中的2名发送了恶意信息（方案B），同时给1名代表发送了正确信息（方案A）。

在这种情况下该恶意信息（方案B）无法通过。中间与右边的代表自身的计算结果与发言人发送的不一致，因此就不能验证发言人拟定的方案，导致2人拒绝通过方案。左边的代表因接收了正确信息，与自身的计算结果相符，因此能确认方案，继而成功完成1次验证。但本方案仍无法通过，因为不足2/3的代表达成共识。接着将随机选出一名新发言人，重新开始共识流程。

上图假设发言人是诚实的，但其中1名代表出现了异常；右边的代表向其他代表发送了不正确的信息（B）。

在这种情况下发言人拟定的正确信息（A）依然可以获得验证，因为左边与中间诚实的代表都可以验证由诚实的发言人拟定的方案，达成2/3的共识。代表也可以判断到底是发言人向右边的节点说谎还是右边的节点不诚实。

（六）SCP(Stellar Consensus Protocol)恒星共识协议

1.基本介绍

SCP是 Stellar(一种基于互联网的去中心化全球支付协议)研发及使用的共识算法，其建基于联邦拜占庭协议(Federated Byzantine Agreement)。传统的非联邦拜占庭协议（如上文的PBFT和DBFT）虽然确保可以通过分布式的方法达成共识，并达到拜占庭容错(至多可以容忍不超过系统全部节点数量1/3的失效节点)，它是一个中心化的系统—网络中节点的数量和身份必须提前知晓且验证过。而联邦拜占庭协议的不同之处在于它能够去中心化的同时，又可以做到拜占庭容错。

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（七）RPCA（Ripple Protocol Consensus Algorithm）Ripple共识算法

1.基本介绍

RPCA是Ripple（一种基于互联网的开源支付协议，可以实现去中心化的货币兑换、支付与清算功能）研发及使用的共识算法。在 Ripple的网络中，交易由客户端（应用）发起，经过追踪节点（tracking node）或验证节点（validating node）把交易广播到整个网络中。追踪节点的主要功能是分发交易信息以及响应客户端的账本请求。验证节点除包含追踪节点的所有功能外，还能够通过共识协议，在账本中增加新的账本实例数据。

Ripple的共识达成发生在验证节点之间，每个验证节点都预先配置了一份可信任节点名单，称为 UNL（Unique Node List）。在名单上的节点可对交易达成进行投票。共识过程如下：

(1)每个验证节点会不断收到从网络发送过来的交易，通过与本地账本数据验证后，不合法的交易直接丢弃，合法的交易将汇总成交易候选集（candidate set）。交易候选集里面还包括之前共识过程无法确认而遗留下来的交易。

(2)每个验证节点把自己的交易候选集作为提案发送给其他验证节点。

(3)验证节点在收到其他节点发来的提案后，如果不是来自UNL上的节点，则忽略该提案；如果是来自UNL上的节点，就会对比提案中的交易和本地的交易候选集，如果有相同的交易，该交易就获得一票。在一定时间内，当交易获得超过50%的票数时，则该交易进入下一轮。没有超过50%的交易，将留待下一次共识过程去确认。

(4)验证节点把超过50%票数的交易作为提案发给其他节点，同时提高所需票数的阈值到60%，重复步骤(3)、步骤(4)，直到阈值达到80%。

(5)验证节点把经过80%UNL节点确认的交易正式写入本地的账本数据中，称为最后关闭账本（last closed ledger），即账本最后（最新）的状态。

在Ripple的共识算法中，参与投票节点的身份是事先知道的，因此，算法的效率比PoW等匿名共识算法要高效，交易的确认时间只需几秒钟。这点也决定了该共识算法只适合于联盟链或私有链。Ripple共识算法的拜占庭容错（BFT）能力为（n-1）/5，即可以容忍整个网络中20%的节点出现拜占庭错误而不影响正确的共识。

2.简图理解模式

共识过程节点交互示意图：

共识算法流程：

（八）POOL验证池共识机制

Pool验证池共识机制是基于传统的分布式一致性算法（Paxos和Raft）的基础上开发的机制。Paxos算法是1990年提出的一种基于消息传递且具有高度容错特性的一致性算法。过去, Paxos一直是分布式协议的标准，但是Paxos难于理解，更难以实现。Raft则是在2013年发布的一个比Paxos简单又能实现Paxos所解决问题的一致性算法。Paxos和Raft达成共识的过程皆如同选举一样，参选者需要说服大多数选民(服务器)投票给他，一旦选定后就跟随其操作。Paxos和Raft的区别在于选举的具体过程不同。而Pool验证池共识机制即是在这两种成熟的分布式一致性算法的基础上，辅之以数据验证的机制。