詳解 Algorand 共識協議的工作原理及優缺點

Algorand 的優缺點

通過上述分析，Algorand 基本解決了第 2 節開頭提出的一系列問題：

• 通過 PoS 和可驗證隨機函數（VRF）實現區塊生產者和驗證者的選擇
• 通過改進的拜占庭共識 BA* 對新產生的區塊達成共識
• 通過一定的參數設計，從數學上將分叉的概率降至極低值
• 引入種子參數，回溯系數以及一次性公鑰等機制進一步增強安全性
• 每一輪都只進行局部驗證，并通過減少節點間通信量進一步提升系統的吞吐量，提高可擴展性

Algorand 在可擴展性，安全性和去中心化程度三個方面達到了一個很好的均衡，但這不意味著其真的打破了所謂的「不可能三角」。

可擴展性方面：本質上還是通過較少的驗證節點對所有交易進行驗證，當網絡中全節點變多時，只能保證性能不下降太多，不是真正意義上的可擴展。另外，每一輪驗證節點之間的通信依賴于所處的網絡狀態，網絡不穩定將導致共識時間變長，影響 TPS。官方稱 Algorand 在 Permissinoed 環境下將有更好的性能 [4]，原因可能在于 Permissionless 環境下節點所處環境有太多不確定性，會在一定程度上影響可擴展性。

安全性方面：Algorand 本質上采用的還是拜占庭共識，惡意節點不能超過 ?，而比特幣可以在惡意節點數小于 ? 的情況下保證安全。

去中心化方面：Algorand 采用 PoS 共識和 VRF 決定區塊生產者和驗證者，擁有較多代幣的節點在 PoS 過程中被選中的概率較高，且 Staking 獎勵向大戶集中，有一定的中心化趨勢；而 VRF 選舉機制的引入讓鏈上計算只由部分節點進行驗證，損失了去中心化系統全網驗證的特性。

此外，Algorand 的主網剛剛發布 [6]，此前所有結果均是理想環境下的數據，且部分代碼未開源，虛擬機相關設計也暫未提及，其實現的復雜度、穩定性和實際性能還有待時間的檢驗。

總結

Algorand 通過創新共識協議設計，同時實現了較高的可擴展性，較好的安全性和一定程度的去中心化，并且所有結論都有較為嚴格的數學證明，是一種較為創新和嚴謹的共識機制，目前較適用于有一定準入門檻的去中心化、高吞吐量加密數字貨幣項目。

原文標題：《Qtum 研究院：深度解析 Algorand 共識協議》
作者： Qtum 研究院