作者：Richard Red，Decred 貢獻者。

區塊鏈的共識機制用於確保參與者對區塊鏈的當前狀態達成一致。共識機制決定誰可以添加新的交易區塊，其主要目的之一是確保區塊鏈不會被重寫。

工作量證明共識

具有純工作量證明共識的區塊鏈（如比特幣）只能由礦工添加新區塊，礦工部署硬件來高效猜測數學問題的答案。每次礦工做出有效猜測時，他們都可以構建網絡接受的區塊。雖然礦工可以選擇挖掘任何鏈，但網絡只會接受累積工作量證明最多的鏈（即哈希值或猜測最多）作爲合法鏈。這意味着礦工有動力在最長的鏈上進行挖掘，當他們看到有效的新區塊時，他們會嘗試找到下一個區塊的解決方案，使他們能夠在前一個區塊的基礎上進行構建。

區塊鏈的重寫難度使得它能夠充當金融交易賬本。當交易出現在將貨幣發送到錢包的區塊中，並且在該區塊之上構建了多個區塊（確認）時，該區塊（和交易）不太可能被重寫。

如果某個實體控制了足夠的哈希算力，超越了“誠實鏈”，它可以通過挖掘“舊”區塊而不是最新區塊來重寫（或重組）區塊鏈。以下是這種攻擊（也稱爲 51% 攻擊）的簡化說明：
攻擊者通過向交易所發送區塊 X 來消費，然後開始私下挖掘平行鏈（區塊不會廣播到網絡）。一旦所需的確認次數已通過，攻擊者就會將代幣換成其他東西，並將其從交易所提取。當提款結清後，他們會釋放平行鏈，如果平行鏈的 PoW（區塊）比原始鏈多，網絡將接受它作爲合法鏈，原始鏈所代表的歷史版本（包括攻擊者的存款）將消失。然後攻擊者可以自由地再次使用這些代幣。

由於礦工是純 PoW 加密貨幣中唯一可以直接將區塊添加到鏈中的實體，因此他們在治理中發揮着重要作用。任何對網絡共識規則的更改要想被採納，都必須得到大多數哈希算力的支持。“軟分叉”需要足夠多的礦工來識別新規則集，以便用戶可以進行交易並期望他們的交易得到正確處理幷包含在區塊中。“硬分叉”會將網絡分成兩個部分，根據普遍接受的規則“擁有最多 PoW 的鏈就是應該遵循的正確鏈”，礦工將決定哪一條鏈被視爲合法。

權益證明共識

權益證明共識是決定誰可以添加新區塊並驗證區塊鏈當前狀態的另一種方法。使用權益證明，礦工們不再相互競爭解決問題，而是通過基於錢包中持有的（或“質押的”）代幣數量的某種流程來確定下一個區塊生產者。此流程相信，擁有最多權益的人將爲整個網絡做出負責任的決策。

權益證明共識消除了能源密集型挖礦的需要，但缺乏大量能源消耗帶來了另一個問題，有時被稱爲“無利害關係”。在分叉鏈的情況下，PoS 僞造者（通常使用“僞造”而不是“挖礦”）有動力驗證兩條鏈上的區塊，因爲他們在另一條鏈上工作的成本非常低，而且他們可以在兩條鏈上獲得獎勵。這對網絡來說是一個問題，因爲應該只有一條鏈，而就該單條鏈的狀態達成一致是共識機制的全部目的。

權益證明在代幣分配方面存在另一個問題。PoW 礦工的成本很高（硬件、電力），通常必須出售其開採的大量代幣以支付這些成本。因此，許多開採的代幣可以在市場上購買，而不是被礦工囤積。權益證明僞造者的運營成本非常低，因此沒有同樣的壓力出售他們爲維護網絡而獲得的代幣。參與權益證明的大型持有者往往會增加其流通代幣的份額，因爲他們從網絡用戶那裏收取區塊獎勵和交易費。這被比作封建主義，即網絡實際上由代幣持有者擁有和運營，用戶向他們支付某種租金以使用它。通常存在一些臨界點，低於該臨界點就不可能直接參與權益證明。

混合 PoW/PoS

混合工作量證明和權益證明系統的目標是充分利用各自方法的優勢，並利用它們來平衡彼此的弱點。Decred 是少數以可識別形式同時使用 PoW 和 PoS 並將它們合併在一起以產生多因素或混合共識機制的加密貨幣之一。

從某種意義上說，“主節點貨幣”也是一種混合貨幣，因爲它們具有可識別的工作量證明組件，其作用與比特幣類似，並且還有特殊節點的額外作用。通常要求這些特殊節點持有一定數量的貨幣作爲抵押品，以證明它們值得信賴，會爲網絡的最佳利益行事，這與權益證明的原理類似。達世幣是最初的主節點貨幣，並將此模型稱爲服務證明。本文重點介紹具有權益證明組件的混合貨幣，不會考慮模擬主節點或服務證明的貨幣陣列。

Decred 的 PoW 組件與其他基於 PoW 的項目類似，使用 Blake-256 哈希函數。Decred 的 PoS 組件及其融入鏈的方式非常獨特，值得進一步解釋。

要參與 Decred 的權益證明，持有者必須鎖定他們的 DCR 來購買“票”。單張票的價格由類似市場的機制設定，系統的目標是一定數量的有效票（40,960 張）——如果票數超過目標數量，價格就會上漲，如果票數少於目標數量，價格就會下降。當有人購買票時，他們使用的 DCR 會被鎖定（即他們無法使用它），直到他們的票被僞隨機調用進行投票，或者直到大約 142 天后過期。這爲 PoS 引入了機會成本，旨在確保 PoS 選民參與其中並採取符合網絡最佳利益的行動。

PoS 參與者（也稱爲選民或利益相關者）有三個不同的角色：集體投票、對共識規則的變更進行投票以及使用 Politeia 提案系統對項目級別管理進行投票。其中第一個“集體投票”是 PoS 選民最直接參與維持共識的方式。

對區塊進行投票

當 PoW 礦工找到有效區塊時，他們會在網絡上廣播該區塊，但要使該區塊被視爲有效，它必須包含至少 5 張隨機選票中的 3 張選票。PoS 選民保持錢包打開，並準備好在選票被叫到時投票（或他們聘請投票服務提供商代表他們這樣做）。當 PoS 選票被叫到投票並做出迴應時，其所有者將獲得獎勵。

當票被調用時，他們會投票接受或拒絕前一個區塊的常規交易。網絡上的節點不會將新區塊視爲有效，除非它包含至少 3 票。如果大多數被調用投票的票拒絕前一個區塊的交易，那麼它們將被返回到內存池。這些常規交易包括 PoW 礦工的獎勵，但不包括 PoS 投票者的獎勵。

因此，PoS 投票者有權剝奪礦工的獎勵，而不會影響他們自己的獎勵。這限制了 PoW 礦工否決網絡共識規則變更的權力，這些規則由利益相關者投票決定。事實上，PoS 投票者可以通過在檢測到惡意或低效行爲時採取投票“否決”的政策來拒絕他們不喜歡的任何礦工行爲 - 防止不良 PoW 礦工編寫交易並獲得獎勵。

該 PoS 驗證層顯著提高了網絡的安全性和對多數攻擊的抵抗力。進行多數雙重支付攻擊的常用方法是通過祕密挖掘替代鏈來重寫區塊鏈，然後在一定時間後發佈它，並利用“舊”鏈中交易的無效化（即通過雙重支付他們的輸入）。由於 Decred 區塊需要隨機選擇的票證的輸入才被視爲有效，並且 PoW 礦工在收到此輸入之前不能在其上構建，因此 PoW 礦工不可能祕密挖礦，除非他們還控制相當一部分實時票證（參見這些文章）。

混合 PoW/PoS 設計顯著增加了攻擊網絡的成本，因爲攻擊者必須繞過兩個不同的系統。特別是 PoS 組件的配置使得只能非常緩慢地獲取票證。每個區塊/間隔可以購買有限數量的票證，購買最大數量會導致價格急劇上漲。此外，一旦購買了這些票證，用於購買它們的資金將被時間鎖定，使攻擊者面臨因攻擊而導致的鎖定硬幣貶值的風險。

每個區塊都由隨機選擇的利益相關者投票，這意味着區塊鏈在開採時必須與所有參與者共享，從而增強網絡的安全性。Decred 的混合系統還旨在賦予利益相關者對 PoW 礦工的權力。

共識變更投票

Decred 從一開始就決定讓 PoS 利益相關者成爲區塊鏈治理的主導決策力量。共識規則中寫入了升級批准程序，通過該程序，對網絡共識規則的任何更改只有在經過投票過程後才能部署。只有獲得至少 75% 的投票票批准後才能進行更改。一旦一定比例的礦工 (95%) 和選民 (75%) 運行對規則進行潛在更改的升級軟件，此過程就會開始。如果提案在 4 周的投票期後獲得 75% 的支持，則該提案將被接受，否則將被拒絕，如果它沒有獲得絕對多數，則重新投票。如果提案被接受，規則變更將在一個月後生效。

項目管理：Politeia

Decred 的區塊獎勵由 PoW 礦工（60%）、PoS 投票者（30%）和財政部（10%）分配，用於資助開源軟件的開發，從而實現項目目標。持票人有權投票決定如何使用這筆資金、添加哪些功能，並通過 Politeia 平臺確定政策。

結束語

由於 PoS 投票者獲得 30% 的區塊獎勵，他們無法僅通過質押來維持其在流通 DCR 中的相對份額。大多數新鑄造的 DCR 都歸 PoW 礦工所有，以換取他們在保護網絡和緩解純 PoS 系統“無利害關係”問題方面所發揮的作用。礦工通常必須出售他們獲得的很大一部分獎勵來​​滿足運營成本，從而確保市場上有公平的 DCR 供應。

Decred 的區塊鏈具有獨特的架構，是混合 PoW/PoS 系統最顯著的例子之一。採用 PoS 共識的項目是一個總體，內部存在顯著差異，未來採用混合 PoW/PoS 方法的項目也將是獨一無二的，並不一定遵循 Decred 框架。