近期，隨著區(qū)塊鏈技術(shù)在社區(qū)中的聲音越來(lái)越大，業(yè)界已經(jīng)開始從技術(shù)角度對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行全方位的解讀。作為第一批區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)比特幣與以太坊在共識(shí)機(jī)制、存儲(chǔ)機(jī)制、智能合約機(jī)制、跨鏈通訊機(jī)制等領(lǐng)域并沒有非常嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，從而引發(fā)了一些在數(shù)據(jù)庫(kù)與存儲(chǔ)領(lǐng)域比較常見的問題，導(dǎo)致其數(shù)據(jù)規(guī)模無(wú)法無(wú)限增加（當(dāng)前僅幾百GB就產(chǎn)生了嚴(yán)重的性能瓶頸，幾乎不可能到達(dá)上百TB規(guī)模），吞吐量極為有限，使其不可能適應(yīng)通用分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或通用結(jié)算體系的要求。

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作為數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)核行業(yè)十幾年的老兵，筆者將會(huì)從共識(shí)、存儲(chǔ)、智能合約、多鏈、快速檢索、以及通用接口等幾個(gè)維度對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行闡述，并會(huì)與數(shù)據(jù)庫(kù)及大數(shù)據(jù)分布式計(jì)算技術(shù)進(jìn)行橫向?qū)Ρ取?/p>

區(qū)塊鏈的本質(zhì)即分布式多活數(shù)據(jù)庫(kù)。

從產(chǎn)品功能的角度看，當(dāng)前的區(qū)塊鏈產(chǎn)品與數(shù)據(jù)庫(kù)相比存在極大的差距。尤其是對(duì)于在業(yè)界存在了幾十年的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，其主要核心功能包括增刪改查，而主要結(jié)構(gòu)則包括SQL解析、日志、數(shù)據(jù)管理、以及索引管理幾大模塊。

而大數(shù)據(jù)技術(shù)興起后，業(yè)界開始使用PC服務(wù)器替代傳統(tǒng)小型機(jī)，為了避免服務(wù)器掉電導(dǎo)致的數(shù)據(jù)頁(yè)損壞，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)或存儲(chǔ)普遍使用三副本對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余保存。

盡管從功能上看，當(dāng)前區(qū)塊鏈技術(shù)僅僅是數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)微小子集，但是其一系列設(shè)計(jì)機(jī)制，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)核理念極為相似。譬如，從其傳輸和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)來(lái)源于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)日志。任何數(shù)據(jù)庫(kù)的DBA都知道，數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)日志本質(zhì)上就是不可更改的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，事務(wù)中的每一條操作記錄都會(huì)有一個(gè)反向指針指向該事務(wù)中的上一條記錄。因此，區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)本質(zhì)上脫胎于數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)日志，同時(shí)增加了區(qū)塊之間的反向哈希值作為指針，且引入了默克爾樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速數(shù)據(jù)校驗(yàn)。因而，我們可以安全地進(jìn)行認(rèn)為：區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)在存儲(chǔ)體系中等價(jià)于數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)日志。本質(zhì)上數(shù)據(jù)庫(kù)的任何操作同樣是不可篡改的，只不過(guò)當(dāng)前大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)不會(huì)對(duì)外暴露事務(wù)日志的解析工具，僅保存每一條記錄的最終狀態(tài)而已。

（圖1：數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)，黃色部分代表區(qū)塊鏈同樣包含的組建）

1.1 一致性原理對(duì)比

在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)前普遍采用PAXOS或RAFT算法進(jìn)行數(shù)據(jù)多份冗余的一致性協(xié)商。一般來(lái)說(shuō)，在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)體系中，每個(gè)數(shù)據(jù)分片由至少3個(gè)互相冗余備份的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，而在正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)分片都會(huì)存在一個(gè)主節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)。其中主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的讀寫操作，從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行只讀操作。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，其事務(wù)日志會(huì)被實(shí)時(shí)同步給其他從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行回放，以達(dá)到主從節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)一致性的目標(biāo)。

（圖2：數(shù)據(jù)庫(kù)主從節(jié)點(diǎn)同步）

那么對(duì)比區(qū)塊鏈的體系，可以認(rèn)為數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的主節(jié)點(diǎn)即日志生成節(jié)點(diǎn)，其每次生成事務(wù)日志的功能，與區(qū)塊鏈中每次出塊時(shí)礦工的功能完全等價(jià)。唯一不同的是，數(shù)據(jù)庫(kù)在每次操作時(shí)對(duì)日志實(shí)時(shí)廣播到從節(jié)點(diǎn)中，并且在事務(wù)提交時(shí)進(jìn)行一致性判斷。而區(qū)塊鏈則采用檢查點(diǎn)方式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收自己的交易請(qǐng)求，并將請(qǐng)求廣播到其他節(jié)點(diǎn)中，而每一次出塊操作即產(chǎn)生一個(gè)檢查點(diǎn)，該檢查點(diǎn)包含的信息即出塊節(jié)點(diǎn)向區(qū)塊中寫入的所有記錄。這些記錄被發(fā)送到其他節(jié)點(diǎn)后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)塊中的記錄進(jìn)行驗(yàn)證并永久寫入自身的交易日志（即區(qū)塊文件）。

（圖3：區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)互相對(duì)等）

但是，區(qū)塊鏈和數(shù)據(jù)庫(kù)在一致性選擇上最大的不同在于哪個(gè)節(jié)點(diǎn)成為檢查點(diǎn)發(fā)起的節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)由于采用了主從機(jī)制，主節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)是日志的發(fā)起節(jié)點(diǎn)，而從節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)是日志回放與驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。但是區(qū)塊鏈則不同，其采用某些算法（例如PoW、PoS、DPoS等）在多個(gè)參與節(jié)點(diǎn)之間定期選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查點(diǎn)確認(rèn)，這也是區(qū)塊鏈號(hào)稱自身安全的一個(gè)理由所在：在全網(wǎng)大量的節(jié)點(diǎn)中攻擊者無(wú)法確定下一個(gè)檢查點(diǎn)確認(rèn)的節(jié)點(diǎn)是誰(shuí)（當(dāng)然，就算攻擊者確定了下一個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)，還有一系列的數(shù)字簽名機(jī)制保障事務(wù)不被偽造和篡改）。

因此我們可以安全地認(rèn)為，從檢查點(diǎn)節(jié)點(diǎn)選擇的領(lǐng)域來(lái)看，傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)確定主節(jié)點(diǎn)生成事務(wù)日志的機(jī)制，是區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制的一種簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)，如果區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制每次都選取同一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為出塊節(jié)點(diǎn)，其機(jī)制基本等價(jià)于分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的主從復(fù)制原理（數(shù)據(jù)庫(kù)按照事務(wù)提交進(jìn)行一致性驗(yàn)證，區(qū)塊鏈不存在事務(wù)的概念，因此按照數(shù)據(jù)塊進(jìn)行一致性驗(yàn)證）。

（圖4：數(shù)據(jù)庫(kù)以提交回滾操作作為檢查點(diǎn)，區(qū)塊鏈以生成區(qū)塊作為檢查點(diǎn)）

1.2 共識(shí)算法

由于區(qū)塊鏈體系中并不存在某個(gè)節(jié)點(diǎn)永久作為檢查點(diǎn)確認(rèn)的節(jié)點(diǎn)，而是每個(gè)參與節(jié)點(diǎn)都有機(jī)會(huì)被選舉成為該角色，因此在每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠進(jìn)行讀寫操作時(shí)，整個(gè)區(qū)塊鏈體系從功能上等價(jià)于一個(gè)不支持事務(wù)機(jī)制的多活數(shù)據(jù)庫(kù)。而具體使用哪種算法選擇出塊節(jié)點(diǎn)（PoW與PoS之爭(zhēng)）、哪些節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)塊時(shí)該如何驗(yàn)證（PoS與DPoS之爭(zhēng)）、節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)以什么方式進(jìn)行傳播（DAG與鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)之爭(zhēng)）、以及如何確保一條交易被大多數(shù)參與節(jié)點(diǎn)所接受（PBFT、Paxos、RAFT、以及各種分叉解決方案等算法之爭(zhēng)，Hyperledger 1.0甚至直接使用中央Kafka做排序也是醉了），則是區(qū)塊鏈共識(shí)算法需要回答的問題。不同的解決方式制約著區(qū)塊鏈的一致性、性能、吞吐量、以及可靠性。

1.2.1 挖礦

挖礦是來(lái)自于比特幣的一種說(shuō)法，其本質(zhì)在于多個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)PoW算法選舉出一致性檢查節(jié)點(diǎn)。關(guān)于PoW的說(shuō)明業(yè)界已有無(wú)數(shù)文章分析，這里筆者不再贅述細(xì)節(jié)。實(shí)際上，從數(shù)據(jù)管理的角度來(lái)看，PoW是一種效率極為低下的暴力機(jī)制，通過(guò)不停地循環(huán)生成隨機(jī)數(shù)并進(jìn)行散列，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)預(yù)先廣播的規(guī)則（復(fù)雜度），讓每個(gè)參與的節(jié)點(diǎn)自證明其是否符合成為檢查點(diǎn)的資格。

對(duì)比分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的Paxos或RAFT算法，每個(gè)參與節(jié)點(diǎn)默認(rèn)自身有資格成為主節(jié)點(diǎn)，在原本的主節(jié)點(diǎn)無(wú)法連通的情況下通過(guò)最新事務(wù)號(hào)或其他原則相互投票，從而選舉出新的主節(jié)點(diǎn)。而由于競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)過(guò)多，區(qū)塊鏈作為一個(gè)擁有幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)復(fù)制節(jié)點(diǎn)的多活數(shù)據(jù)庫(kù)，繼續(xù)采用Raft或Paxos算法一方面復(fù)雜度太高，另一方面無(wú)法解決拜占庭問題，因此比特幣采用PoW機(jī)制，通過(guò)大家公認(rèn)的某種機(jī)制，讓每個(gè)參與節(jié)點(diǎn)首先自己判斷是否符合要求（即生成了隨機(jī)數(shù)后自己進(jìn)行散列并驗(yàn)證）。當(dāng)節(jié)點(diǎn)自身認(rèn)為符合條件后，將之前生成的隨機(jī)數(shù)以及打包好的日志（數(shù)據(jù)塊）廣播給集群中其他節(jié)點(diǎn)，從而大幅度減少了節(jié)點(diǎn)間相互投票所需的復(fù)雜度。

節(jié)點(diǎn)通過(guò)循環(huán)生成隨機(jī)數(shù)并自我驗(yàn)證的過(guò)程，即PoW中所謂的“挖礦”階段。

因此，如果把挖礦的概念擴(kuò)展，不論是PoS、PoW或DPoS算法中，節(jié)點(diǎn)間競(jìng)爭(zhēng)成為檢查點(diǎn)的過(guò)程即挖礦過(guò)程。

1.2.2 PoW與PoS的選擇

PoW是一種極為粗暴原始，但卻又及其有效防止惡意攻擊的選舉算法。該算法與計(jì)算機(jī)內(nèi)核中多線程協(xié)作的自旋鎖有異曲同工之處，自旋鎖的原理在于通過(guò)線程自身不停循環(huán)判斷一個(gè)內(nèi)存地址狀態(tài)，直到該狀態(tài)設(shè)置為空閑后，通過(guò)CPU原子操作將其置為鎖定狀態(tài)，以此和其他線程進(jìn)行互斥的機(jī)制。這種機(jī)制和PoW極為相似。

而PoS更傾向于類似Raft投票機(jī)制，通過(guò)固定時(shí)間協(xié)調(diào)所有節(jié)點(diǎn)參與投票，根據(jù)某種規(guī)則（例如持有代幣數(shù)量、或提供存儲(chǔ)空間大小等）判斷每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，最后選取權(quán)重最高的節(jié)點(diǎn)作為檢查點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。而在數(shù)據(jù)庫(kù)一致性選擇的Raft算法中，普遍會(huì)根據(jù)最新事務(wù)號(hào)作為權(quán)重，多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間優(yōu)先選擇包含最新事務(wù)記錄的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)。

因此，可以看到PoW與PoS最大的區(qū)別在于，PoW在算法復(fù)雜度足夠高的前提下，基本不需要太多的節(jié)點(diǎn)間互相通訊和確認(rèn)，對(duì)代碼的實(shí)現(xiàn)要求極低。而PoS對(duì)于多節(jié)點(diǎn)間一致性驗(yàn)證、防偽等要求較高，但是很大程度上可以沿用傳統(tǒng)一致性選舉的思路進(jìn)行一定程度的優(yōu)化即可。

（圖5：PoW與PoS流程對(duì)比）

但是PoW的缺點(diǎn)與自旋鎖一樣，對(duì)于計(jì)算資源的要求極高。一個(gè)被錯(cuò)誤應(yīng)用的自旋鎖可以輕易消耗掉計(jì)算機(jī)中所有的CPU資源，同樣PoW當(dāng)前被人們?cè)嵅〉淖畲髥栴}也在于資源消耗。PoS在這方面則沒有任何問題。

1.2.3 PoS與DPoS的選擇

類似Paxos與Raft，集群內(nèi)參與的節(jié)點(diǎn)越多則效率越慢。一個(gè)典型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，使用單副本的效率可能會(huì)是三副本的兩倍，而三副本的效率則又是七副本的兩至三倍。因此，為了滿足足夠的吞吐量，使用PoS在進(jìn)行選舉時(shí)務(wù)必不能在成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行投票選舉，而是應(yīng)當(dāng)在有限的集合范圍內(nèi)進(jìn)行投票驗(yàn)證。這就是DPoS的核心原理。

DPoS給出一種思路，將成千上萬(wàn)個(gè)PoS節(jié)點(diǎn)，通過(guò)某種機(jī)制（例如持有代幣的數(shù)量）選舉出若干（奇數(shù)個(gè)）節(jié)點(diǎn)，在這幾個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行投票選舉（在一些實(shí)現(xiàn)中甚至?xí)谶@些節(jié)點(diǎn)間以令牌環(huán)的方式進(jìn)行輪詢，進(jìn)一步減少投票開銷）出每次的檢查點(diǎn)（出塊）節(jié)點(diǎn)，而不用在網(wǎng)絡(luò)中全部節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行選擇。

這種機(jī)制能夠大幅度提升選舉效率。在幾十個(gè)最多上百節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行一致性投票一般來(lái)說(shuō)可以在秒級(jí)完成并達(dá)到共識(shí)，因此DPoS機(jī)制可以將檢查點(diǎn)（事務(wù)確認(rèn)時(shí)間）提升到秒級(jí)，通過(guò)減少投票節(jié)點(diǎn)的數(shù)量或采用令牌環(huán)機(jī)制甚至可以降低到毫秒級(jí)。

（圖6：PoS對(duì)比DPoS）

但是，DPoS的性能無(wú)法無(wú)限提升。在一個(gè)完美的軟件實(shí)現(xiàn)中，其性能與吞吐量則物理制約于節(jié)點(diǎn)間通訊的網(wǎng)絡(luò)帶寬。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于公網(wǎng)環(huán)境中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的帶寬能夠維持在上下行均5MB/s（50兆帶寬）則相當(dāng)優(yōu)秀了，大部分情況下遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到該數(shù)值。而如果每條交易日志需要100字節(jié)，由于網(wǎng)絡(luò)即需要廣播交易也需要廣播日志，則網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗加倍，因此在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的單鏈中最大吞吐量不超過(guò)2.5萬(wàn)每秒（5MB/100字節(jié)/2=25000），假設(shè)集群中包含更多節(jié)點(diǎn)，則最大吞吐量需要根據(jù)其使用的P2P同步機(jī)制成比例縮減。如果需要進(jìn)一步提升則需要進(jìn)行分鏈（類似于數(shù)據(jù)庫(kù)分片的概念），該主題將會(huì)在下面的章節(jié)詳細(xì)討論。

1.2.4 DAG與鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的選擇

DAG與鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的本質(zhì)區(qū)別在于異步與同步通訊。在前文中已經(jīng)討論過(guò)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的本質(zhì)等同于數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)日志，而出塊操作則為檢查點(diǎn)操作，那么鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)體系可以看做是定期同步檢查點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)同步機(jī)制。

而DAG則通過(guò)將事務(wù)操作進(jìn)行異步處理來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量，采用謠言傳播算法在節(jié)點(diǎn)間發(fā)送操作日志，并通過(guò)某種機(jī)制（IOTA每次驗(yàn)證前兩條交易，并計(jì)算一個(gè)PoW代表權(quán)重）將一個(gè)權(quán)重賦給該操作。

相比起同步操作的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，DAG結(jié)構(gòu)與任何異步機(jī)制一樣，能夠帶來(lái)的提升在于吞吐量（真的么？后文會(huì)有描述），但是產(chǎn)生的問題則在于無(wú)法有效預(yù)測(cè)交易被確認(rèn)的時(shí)間與周期。

而IOTA架構(gòu)對(duì)于DAG的實(shí)現(xiàn)機(jī)制更會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)額外問題：

1. 在對(duì)歷史交易驗(yàn)證時(shí)采用隨機(jī)方式，而沒有任何先后規(guī)則，那么有可能產(chǎn)生某些交易在極端情況下沒有任何其他節(jié)點(diǎn)對(duì)其驗(yàn)證，從而永遠(yuǎn)不會(huì)被確認(rèn)；
2. 為了追蹤每一筆交易與之前交易的關(guān)系，整個(gè)DAG圖譜需要被隨時(shí)檢索和訪問。在一個(gè)較大規(guī)模的系統(tǒng)中其交易圖譜溯源會(huì)非常復(fù)雜，同時(shí)幾乎不可能被全部保存在內(nèi)存中以進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。而如果將這些數(shù)據(jù)保存在磁盤上，那么實(shí)時(shí)刷新每個(gè)Tangle的權(quán)重會(huì)造成大量隨機(jī)I/O（也許可以通過(guò)大量部署SSD解決），導(dǎo)致極大的性能問題；
3. 由于采用謠言傳播的方式將每一筆交易廣播到網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，隨著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加（IOTA結(jié)構(gòu)中可能會(huì)有百億級(jí)別的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，而非鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中幾萬(wàn)個(gè)全賬本節(jié)點(diǎn)），整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的通訊量會(huì)程指數(shù)級(jí)上升。因此，IOTA宣稱其異步機(jī)制能夠大幅度提升網(wǎng)絡(luò)流量，但是忽略了該體系需要在網(wǎng)絡(luò)中傳播的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)超鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，因此在一個(gè)具有大量節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中是否還能夠達(dá)到優(yōu)秀的傳輸速度需要仔細(xì)評(píng)估；
4. IOTA宣稱每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)即作為驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)又作為交易的發(fā)起節(jié)點(diǎn)，會(huì)對(duì)接入IOTA的設(shè)備硬件處理能力要求較高。一般來(lái)說(shuō)，類似智能電表、高速公路線圈等設(shè)備使用LoRa等LPWAN協(xié)議進(jìn)行通訊，設(shè)備本身基本不具備任何計(jì)算能力。因此，IOTA才嘗試通過(guò)軟硬件一體化的方式（號(hào)稱3進(jìn)制的設(shè)備）將這些復(fù)雜邏輯寫入芯片，并與其它設(shè)備進(jìn)行集成。

如今從DAG衍生出一些其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（例如哈希樹等），基本上只是從存儲(chǔ)方式上有一些特定的優(yōu)化，但是整體上與DAG所帶來(lái)的問題保持一致。

筆者認(rèn)為，DAG的異步數(shù)據(jù)分發(fā)思路完全可以與鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)相輔相成。在一些完全可以接受部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失或最終一致性的非支付類業(yè)務(wù)中，采用受限（避免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴）的謠言傳播算法能夠有效提升吞吐量，但是其無(wú)法滿足類似支付結(jié)算等需要實(shí)時(shí)性與一致性較高的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

1.3 結(jié)論

在區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制中，其本質(zhì)與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性算法存在極多的相似之處。拜占庭問題的引入僅僅從算法和選舉節(jié)點(diǎn)數(shù)量上對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)做出一些調(diào)整，但是并不從本質(zhì)上改變分布式系統(tǒng)一致性選舉的機(jī)制。

（圖7：區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制對(duì)比）

PoW采用簡(jiǎn)單粗暴但極為有效的方式，通過(guò)節(jié)點(diǎn)首先自證其資質(zhì)后才進(jìn)行廣播的方式，大幅度減少了網(wǎng)絡(luò)間的通訊壓力，但與之帶來(lái)的問題則在于自證資質(zhì)的計(jì)算資源消耗極大。

PoS采用與傳統(tǒng)分布式一致性驗(yàn)證類似的機(jī)制，通過(guò)代幣數(shù)量（或存儲(chǔ)容量等指標(biāo)）作為權(quán)重依據(jù)，使用某種分布式算法選舉出每次的檢查點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。這種機(jī)制的好處在于沒有消耗計(jì)算資源的自證資質(zhì)過(guò)程，但是帶來(lái)的問題在于每次選舉時(shí)在大量節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)壓力極大。

DPoS作為PoS的變形，通過(guò)縮小選舉節(jié)點(diǎn)的數(shù)量以減少網(wǎng)絡(luò)壓力，是一種典型的分治策略：將所有節(jié)點(diǎn)分為領(lǐng)導(dǎo)者與跟隨者，只有領(lǐng)導(dǎo)者之間達(dá)成共識(shí)后才會(huì)通知跟隨者。該機(jī)制能夠在不增加計(jì)算資源的前提下有效減少網(wǎng)絡(luò)壓力，在優(yōu)秀的軟件實(shí)現(xiàn)中將會(huì)具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

DAG則采用異步機(jī)制替代鏈?zhǔn)綑z查點(diǎn)的同步策略，在優(yōu)秀的軟件實(shí)現(xiàn)中如果能夠有效控制網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴帶來(lái)的帶寬需求指數(shù)增加，其不失為一種對(duì)最終一致性場(chǎng)景有較好應(yīng)用前景的算法。但是DAG的局限性也極為明顯，其體系無(wú)法被利用在需要進(jìn)行同步操作或一致性要求較高的操作中（例如支付結(jié)算等）。