3、区块链共识算法的标准化与基础分析

区块链共识算法的标准化与基础分析

1. 研究背景与目的

区块链技术作为一门学术学科，目前仍处于发展阶段。新的学术期刊不断涌现，为学者们探讨区块链技术的经济、法律、社会、数学和计算机科学等方面的影响提供了平台。然而，区块链相关的共识算法迫切需要形式化和标准化。

大多数区块链共识算法来自行业，很少经过同行评审，往往以公司网站文章、白皮书或预印本的形式出现。这导致了两个重要问题：一是区块链科学家之间缺乏沟通，研究成果重复发现，造成时间浪费和概念混淆；二是大多数共识算法使用各自的定义和网络假设，给算法比较带来极大困难。

本文旨在实现两个目的：一是对比几种流行的区块链共识算法的定义、模型和网络假设，分析它们之间的关系和差异，为标准化提供动力；二是将这些定义和概念标准化，使其与经典的共识文献基础相联系，为研究人员选择或构建共识算法提供高质量的基础。

2. 相关工作

此前有许多关于区块链技术不同方面的总结、描述或分类工作，但都没有像本文这样专注于共识的数学基础。

• 算法调查类 ：[15,21,22]对区块链世界中的共识算法进行了调查，介绍了工作量证明或权益证明等概念并给出示例，但本文关注的是算法的理论基础而非算法本身。
• 实践视角类 ：[18 - 20]从实践角度对共识算法进行调查，描述技术本身或其性能指标，如[18]分析恒星共识协议和Linux基金会的超级账本产品；[20]关注扩展性问题；[19]介绍比特币相关技术概念。这些文章提及的算法特征与本文关注的数学模型、基础和假设的一致性问题关联不大。