通俗講解：PoW共識機制與以太坊的關係、Ghost協議 及 PoS共識機制的變種---Casper
如果對 PoW共識機制 還不瞭解的朋友，可以看下我之前的一篇文章
ofollow,noindex">PoW共識機制通俗講解 。
以太坊目前所使用的共識演算法
如果別人問你“ 以太坊 目前所使用的共識演算法”是什麼？如果你此時去瀏覽器搜尋發現有些文章說是 PoS ，又有些說是 PoW 。
完整且正確的說法應該是這樣的，首先以太坊的原始碼是分有階段，不同階段所使用的共識演算法要分開來說。這其實也是 PoW共識機制 與 以太坊 的關係。所分的階段有：
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Frontier（前沿）。這個階段的版本是以太坊的基礎，此時的以太坊具備了挖礦、交易以及智慧合約功能模組。但是沒有供普通使用者使用的圖形化介面，僅適合於開發者使用。所使用的共識演算法是“PoW”。 -
Homestead（家園）。這個階段的以太坊網路變得更加穩定，且具備了圖形介面的錢包軟體。所使用的共識演算法還是是“PoW”。 -
Metropolis（大都會）。分有下面兩個子版本：-
拜占庭。釋出了集合錢包功能以及合約釋出等豐富功能的圖形化介面軟體“Mist”，同時也引入了很多新的技術，例如零知識證明，抽象賬號等。使用的共識演算法仍然是“PoW”。 -
君士坦丁堡。使用混合共識演算法“PoW + PoS”，為“寧靜”做鋪墊。
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Serenity（寧靜）。將把以太坊的共識演算法全部換成基於“PoS”的變種演算法--“Casper投注共識”，它屬於PoS系列。
截至 2018-12-14 ，目前以太坊的最新發布版本是 Metropolis 大都會的 拜占庭 。由上述可知，在以太坊發展的過程中，它的共識演算法對於不同的階段，分別是： PoW共識 , PoW + PoS 共識 和 PoS
Ghost 協議
Ghost 協議 的全稱是“ Greedy Heaviest-Observed Sub-Tree protocol ”，貪婪子樹協議，又稱 幽靈協議 ，它屬於 主鏈選擇協議 範疇。
首先在 比特幣公鏈 中，它是根據 最長鏈規則 來解決區塊鏈分叉問題的。請注意，並不是所有的區塊鏈公鏈解決分叉問題都是使用 最長鏈規則 ，以太坊就不是。
選擇最優鏈
以太坊解決區塊鏈分叉問題目前所使用的是 Ghost 協議 ，所以 Ghost 協議的真實作用是用來 進行主鏈選擇 的。不同於比特幣的 最長鏈規則 ，它在選擇最長鏈的時候不以哪條鏈區塊連續最長為標準，而是將 分叉區塊 也考慮了進去，選擇出一條包含了分叉區塊在內區塊數目最多的鏈作為最長鏈。例如下圖所示：
在上圖的分叉情況中，在比特幣公鏈中，最終勝出的是鏈：0 <- 1A <- 2C <- 3F <- 4B <- 5A，一條由 最長鏈規則 選擇的鏈。而在以太坊公鏈中，由幽靈協議得出的最終勝出的是：0 <- 1A <- 2B <- 3D <- 4A 。
原因就是在上面的分叉情況中，幽靈協議把 分叉區塊 也考慮進去了，統計總的區塊數，發現在包含了區塊: 0，1A，2B，3E，3D，3C，4A 的鏈是含有區塊數最多的。因此該鏈勝出，這就是幽靈協議選擇最優鏈的機制。
分叉塊處理
此外，對於在 最長鏈中 被包含進去了的 造成鏈分叉 的塊，例如上圖中的 3E 和 3C ， Ghost 協議 對它們也有一套對應的處理機制，這些區塊會被根據規則處理為：
比特幣鏈中的分叉塊都是孤塊
關於叔塊方方面面的通俗詳細介紹，在我書裡，這裡就不展開說了。
我們總結一下， Ghost 幽靈協議在以太坊中主要起到了下面兩點作用：
- 選擇出最優鏈
- 對最優鏈中分叉塊進行處理
Casper PoS變種共識機制
前提：Casper 目前還沒完全公佈，還處於開發中，下面內容是根據目前現有的知識總結出的。
作為以太坊第四階段版本的共識機制， Casper投注共識 增加了 懲罰機制 ，並基於 PoS 的思想在記賬節點中選取 驗證人 ，能夠投注的角色是： 驗證人 。可以將這類角色理解為新一代以太坊礦工。
在casper共識機制中， 驗證人 要拿出 保證金 的一部分對它認為的大概率勝出的區塊進行下注：
- 如果賭對了，它們就可以拿回保證金外加區塊中的交易費用，也許還會有一些新發的貨幣；
- 如果下注沒有迅速達成一致，下注太慢，它們只能拿回部分下注金，相當於損失了一些下注金；
- 因此數個回合之後下注的結果出來，那些選錯了的驗證人就會輸掉它們的下注金；
- 此外如果驗證人過於顯著的改變下注，例如先是賭某個塊有很高概率勝出，然後又改賭另外一個塊有高概率勝出，它將被懲罰。
如何成為驗證人
想成為驗證人，是要進行交 保證金 進行申請的，同時也可以在進入後選擇退出，加入和退出都會將是以太坊網路中的一種 特殊的交易型別 ，目前最常見的交易就是 轉賬ETH代幣 。也就是說，到時候可能要呼叫一定的以太坊介面來進行申請成為 驗證人 。保證金很有可能就是以太坊ETH代幣，它將會被用來投注，或被因被以太坊懲罰而沒收掉。
目前 Casper 的驗證人邏輯將會通過一個名稱為 Casper合約 的東西來實現，合約它提供投注，加入，取款和獲取共識資訊等一系列功能，因此通過簡單的呼叫Casper合約我們就能提交投注或者進行其他操作。Casper合約的內部狀態如下：
這個 合約 會記錄當前的驗證人集合，對於每位驗證人的6項主要欄位解析如下：
Return address Deposit size Validation code Seq Prevhash
驗證人如何獲取保證金
別人轉賬給驗證人的錢包地址，或者在早期版本基於 PoW 挖礦收穫。
候選區塊如何產生
驗證人出塊，出塊是一個獨立於其它所有事件而發生的過程：驗證人收集交易，當 輪到 他們的出塊時間時，他們就製造一個區塊，簽名，然後傳送到網路上。
按照什麼規則輪著出塊
由 Casper 機制提供規則。
如何判斷勝出區塊
當驗證人中的絕大多數，滿足協議定義閾值的一群驗證人的總保證金比例達到67%到90%之間某個百分比以非常高的概率，下注某個塊勝出的時候，此區塊勝出。