什么是共识？
我们所说的共识，是指达成了广泛的一致。 比如，一群人去吃晚饭， 如果他们对于提议“吃某火锅”没有任何异议，那么就可以说共识达成了。 如果存在异议，那么他们就必须通过某种方法决定吃什么。 在极端情况下，这群人就会分开。
什么是共识机制？
区块链要成为一个难以攻破的、公开的、不可篡改数据记录的去中心化诚实可信系统，需要在尽可能短的时间内做到分布式数据记录的安全、明确及不可逆，提供一个最坚实且去中心化的系统。共识机制在区块链中成为了重要的因素之一。
区块链分布式记账的方式使得每个人手上都有一本完整的账本，全网共有。但是随着节点的不断增多，数据越多，账本也越安全，难以摧毁。除此之外，任意一个或者部分节点的账本被篡改，都不可能被全网认同，除非你能控制51%的节点，即51%攻击，但是这耗能巨大，几乎是不可能的。同时随着节点不断增加，谁来记账，如何选择合适的人来记账成为一个问题，而制定一个记账人的选择方式以及规定，让大家来遵守这个规定，达成共识，这就是区块链里面的共识机制。
共识机制是区块链节点就区块信息达成全网一致共识的机制，说得更直白一些就是要解决所谓去中心化的信任问题，因为每个节点之间默认是不认识且不可靠的，同时每个节点都不能知道其他节点是否宕机或者背叛的情况下，尽可能的保证记录信息的准确性以及安全性。同时节点越分散，效率越低，网络对于信息的满意度越高，越安全。
共识机制的目标
区块链作为一种按时间顺序存储数据的数据结构，可支持不同的共识机制。共识机制是区块链技术的重要组件。区块链共识机制的目标是使所有的诚实节点保存一致的区块链视图，同时满足两个性质：
1）一致性：所有诚实节点保存的区块链的前缀部分完全相同。
2）有效性：由某诚实节点发布的信息终将被其他所有诚实节点记录在自己的区块链中。
为什么需要共识机制?
在分布式系统中，各个不同的主机通过异步通信方式组成网络集群。为了保证每个主机达成一致的状态共识，就需要在主机之间进行状态复制。异步系统中，可能会出现各样的问题，例如主机出现故障无法通信，或者性能下降，而网络也可能发生拥堵延迟，类似的种种故障有可能会发生错误信息在系统内传播。因此需要在默认不可靠的异步网络中定义容错协议，以确保各主机达成安全可靠的状态共识。所以，利用区块链构造基于互联网的去中心化账本，需要解决的首要问题是如何实现不同账本节点上的账本数据的一致性和正确性。
这就需要借鉴已有的在分布式系统中实现状态共识的算法，确定网络中选择记账节点的机制，以及如何保障账本数据在全网中形成正确、一致的共识。
如何评价一个共识机制的优劣:
- 安全性:能否有效防止二次支付，私自挖矿
- 扩展性:当系统成员和待确认交易数量增加时，所带来的系统负载和网络通信量的变化，通常以网络吞吐量来衡量
- 性能效率:每秒可以处理的交易数量
- 资源消耗:达成共识过程中，所要消耗的CPU、内存等计算资源
共识机制分类
没有一种共识机制是完美无缺的，各共识机制都有其优缺点，有些共识机制是为解决一些特定的问题而生。
BTC作为区块链的第一个应用，它的共识机制PoW共识机制曾经一枝独秀，但是随着区块链技术的不断发展，各类不同的共识机制开始不断涌现，各有千秋，各有拥趸。
常见的共识就机制包括：POW（工作量证明机制）、POS（权益证明机制）、POW+POS（混合共识机制）、DPOS（股份授权证明）等等，另外还有Pool验证池、Ripple瑞波共识协议、PBFT（使用拜占庭容错算法）等等
PoW( Proof of Work)工作量证明：多劳多得
最早（也是第一个）被应用的共识机制，最先被BTC采用并且获取了巨大成功，它支撑了BTC系统长达 10 多年无重大故障使其平稳运行。而且 PoW 构想也符合创始人中本聪最初的设想：人人皆可挖矿、按劳分配、公平公正。
PoW 属于按劳分配，多劳多得，就如同大家在BTC系统中一起进行数学运算，最先运算出的才能获得奖励。是一种衡量计算机工作量的共识机制。BTC使用的就是工作量证明机制。
工作量证明主要通过哈希计算找出合理数据的步骤来完成：将区块头数据带入哈希函数计算公式，不断调整区块头数据中的随机数，直到计算出满足特定标准的哈希值，工作量证明就会完成。
简单来说就是多劳多得，谁的算力强，计算得就更快，获得记账权的概率就越高，算力竞争的胜者将获得相应区块记账权和BTC奖励。 因此,矿机芯片的算力越高,挖矿的时间更长,就可以获得更多的数字货币。进行运算获得奖励的过程称之为挖矿，参与挖矿的人们称之为矿工。这种证明方式决定了其验证过程需要大量的数据计算，而其他节点却很容易验证计算结果是否正确，因此 区块链系统无法被恶意节点所欺骗。但是这种证明方式需要消耗大量能源(电力及计算硬件损耗)，很不 环保。并且在理论上，如果集合了全网51%的算力即可对区块链网络进行有效攻击，因此许多基于比特币 代码产生的、市值较小的山寨币很容易遭受攻击。
代表token：BTC、BCH、LTC等。
优点
公平公正：去中心化程度高，人人都可以参与获得记账权；
安全系数高：全网算力越高，其安全程度也越高，如破坏该系统需要投入巨大成本；
算法简单，容易实现
缺点
资源浪费：因每一笔交易都需要通过多数矿工的确认，在这些矿工进行运算的过程中消耗大量的电力资源等。
效率低下：区块的确认时间难以缩短；容易产生分叉，需要等待多个确认。
算力集中：根据往年数据显示，在资本大量进入的情况下，过去一年矿池算力份额排名前五位的矿池占据了BTC总算力份额的 65%，马太效应逐渐显现，而算力过度集中还存在着 51% 攻击的风险。
永远没有最终性，需要检查点机制来弥补最终性。
PoS(Proof of Stake)股权证明算法：持有越多，获得越多
因 PoW 存在的问题，PoS 在主流算法一路畅通的“杀了出来”，成为了最具有挑战者。近几年，基于 PoS共识打造的区块链项目越来越多，如目前市值保持第二的ETH也加入了 PoS。“Staking经济”在 2019年成为了热门词语，同时也被交易所和钱包大力追捧。
POS机制采用类似股权证明与投票的机制，选出记帐人，由它来创建区块。持有股权愈多则有较大的特权，且需负担更多的责任来产生区块，同时也获得更多收益的权力。 POS 机制中一般用币龄来计算记账权，每个币持有一天算一个币龄,比如 持有 100 个币,总共持有了 30 天,那么此时的币龄就为 3000。在 POS机制下,如果记账人发现一个 POS 区块, 他的币龄就会被清空为 0,每被清空 365 币龄,将会从区块中获得 0.05 个币的利息(可理解为年利率 5%)。
PoS权益证明同样需要通过计算找出合理的哈希值来完成。 但不同的是权益证明机制通过节点持有加密货币的时间和数量来判断节点的权益大小。根据权益大小不同，用户之间看到的计算目标值也不同。权益大的节点，获得目标值更加简单，更容易获得下一个区块的记账权。 这种方式不需要每个节点都进行大量的运算，节省了电力能源。同时全网51%的算力攻击在权益证明机制下是无效的，因为发起这种攻击反而会损害自身的利益。但是可能会出现币种持有数量大的节点权力过 大，对区块链记账享有绝对支配权的情况，容易引发信任问题。
在 PoS 机制中，是不需要消耗电力来进行运算，而是通过抵押 token 来获得打包区块的权利。当一笔交易发生时，系统会对打包区块和验证区块的节点来进行奖励，奖励则是增发或者解锁的 token。
代表token：ADA、ONT、ATOM等。
优点
- 不浪费资源、效率高：因其不需要拼算力挖矿，同时缩短了共识达成的时间，转账效率提高了；
- 弱化了中心矿池规模经济的需求：算力集中垄断的情形也得到了缓解，个体竞争力差别相对减小；
缺点
被动形成中心化：因去中心化程度，容易出现强者恒强的情况，会导致富者越富，资源越来越集中的情况。
安全隐患：PoS机制实现较为复杂，容易产生安全漏洞。
无权益问题（Nothing at Stake）：用户在PoS中可以同时在两个分叉上面下注；无论哪一个分叉后面被公认为主链，该用户都可以获得奖励而没有机会成本的损失。这样也在事实上会干扰共识的形成。
还是需要挖矿，本质上没有解决商业应用的痛点。
