86540983头豹研究报告2022/023208LeadLeowww.leadloo.com62022年区块链技术在元宇宙中的应用研究系列报告（二）：共识机制2022 Blockchain Technology's Application in the Metaverse Report Series(2):ConsensusMechanism用2022（2）：报告标签：共识机制、元宇宙、区块链、PoW、PoS主笔人：程额CHAIN报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用头豹研究院或头豹的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 研究报告|2022/02区块链技术在元宇宙中的应用系列摘要2021年10月，美国科技巨头Facebook宣布将更■共识机制种类众多名为Meta，未来将重点布局元宇宙业务。此后自2009年比特币使用的PoW开始，区块元宇宙概念吸引了众多科技公司、投资机构、科链的共识机制逐步进化。当前使用PoW的技爱好者、普通民众的关注，与元宇宙相关的各以太坊计划未来使用更节能环保的PoS类资产也受到市场的热捧而DPoS与PBFT等进阶共识机制将成为区基于共识机制的区块链技术未来将为元宇宙行业块链共识机制的发展方向提供底层技术支撑，共识机制也逐步由最初的■共识机制助力元宇宙普及PoW进化出PoS、DPoS、PBFT等新式算法。未以共识机制为核心算法的区块链技术包含来元宇宙各细分业态对共识机制驱动的区块链技DeFi、NFT、智能合约、DAO、分布式储术有广泛的需求，更先进的共识机制也将助力区存等，区块链技术为元宇宙提供数字经济块链技术构建完善的元宇宙产业链。同时共识机制与区块链的去中心化属性将链接全球的元宇宙体系、去中心化治理体系、数据与系统安全等方面的支撑用户，并赋予元宇宙去中心化与无国界化的特性未来在区块链与共识机制快速发展与革新的大环■元宇宙产业链基于共识机制境下，共识机制在元宇宙中的应用前景良好，或预测未来底层平台、云服务平台、各类元将产生大投资机会。此外“共识机制+区块链+宇宙细分业态、元宇宙用户将在区块链技元宇宙”模式也存在一定的发展局限，这类局限术与共识机制算法的共同支持下，逐步构包括数据与资产安全、政策监管与限制等筑完整的元宇宙产业链■元宇宙提供发展新平台区块链应用市场的发展将加速区块链技术与共识机制算法的升级与普及，元宇宙这一新兴赛道将为共识机制与区块链提供广周的发展空间 区块链技术在元宇宙中的应用系列研究报告|2022/02目录名词解释06共识机制概念界定07共识机制类别对比08共识机制流程图解09共识机制在元宇宙中的应用10综合概述10潜在需求11元宇宙产业链12发展前景13政策影响15发展局限16方法论17法律声明18头豹eww.leadleo.comL04Lee400-072-55883 区块链技术在元字宙中的应用系列研究报告|2022/02ContentsTerms06ConsensusMechanismConceptDefinition07Consensus MechanismCategory08ConsensusMechanismFlowDiagram09TheApplicationof Consensus MechanisminMetaverse10ComprehensiveOverview10Latent Demand11MetaverseIndustryChain12Prospects13Policy Impact15DevelopmentLimitations16Methodology17Legal Statement18头豹eww.leadleo.comL04Lee400-072-5588 区块链技术在元宇宙中的应用系列研究报告|2022/02图表目录图表1：共识机制概念定义07图表2：共识机制的发展阶段07图表3：常见区块链共识机制对比08图表4：PoW（工作量证明）构建区块链流程09图表5：PoS（权益证明）构建区块链流程60图表6：以共识机制为底层的区块链技术赋能元10宇宙图表7：元宇宙各业态中的潜在需求11图表8：共识机制驱动区块链技术构建元宇宙产12业链图表9：全球区块链应用市场规模，2018-2023E13图表10：中国区块链应用市场规模.2018-头豹132023E图表11：共识机制与区块链在元宇宙中应用的14发展趋势图表12：共识机制在元宇宙中的应用的相关政策一览15图表13：共识机制在元宇宙中应用的四大发展局限16头豹eww.leadleo.comLea4Lee400-072-55885 研究报告|2022/02区块链技术在元宇宙中的应用系列名词解释PoW：（ProofofWork）工作量证明，指的是对于工作量的证明，其是比特币构建的基础。PoS:（ProofofStake）权益证明，PoS机制下用户通过持有代币的数量与时长决定获得记账的概率。dBFT：改进式拜占庭容错指在PBFT（实用拜占庭容错算法）基础上的进阶式共识机制算法DPoS：股份授权证明DPoS基于PoS的进阶算法通过全体节点投票选举节点代表由代表投票进行验证与记账。51%算力攻击：利用占全网算力51%的算力优势来算改区块链上的记录，其达到牟利的自的。GPU：GraphicsProcessingUnit，图形处理器，指个人电脑、服务器、智能手机等设备中负责图像信息运算处理工作的元件。DeFi：DecentralizedFinance，去中心化金融，泛指运用区块链技术的各类金融服务。GameFi：Game+DeFi.指结合元宇宙游戏、DeFi、NFT的游戏化金融业态。头豹头豹eww.leadleo.comLe4LeC400-072-5588 研究报告|2022/02区块链技术在元宇宙中的应用系列共识机制概念界定作为区块链技术最核心的算法，共识机制具有去中心化、安全性高、扩展性高、交易快速验证等优点，未来共识机制的升级将推动区块链技术的革新共识机制概念定义共识机制（ConsensusMechanism）通过投票机制让多个参与者同意一个结果，其作为区块链技术的核心算法，共识机制决定区块由谁来构建与如何维护区块链的统一性。在区块链去中心化的环境中，需依托共识机制来判断交易的真实共识机制性，并将交易录入区块链中共识机制的特征共识机制常见类别共识机制的优点共识机制具备一致性与有效性的共识机制在区块链中的常见类别共识机制在区块链中的应用具有特征，诚实节点储存的区块链前包括PoW（工作量证明），PoS去中心化、安全性高、扩展性高级需完全相同，某一诚实节点发（权益证明）、DPoS（股份授交易快速验证等优点。新兴的共布的信息会被其他所有诚实节点权证明）、PBFT（实用拜占庭识机制也在朝着低能耗、高效率记录容错算法）等等优点发展共识机制的发展阶段比特币2009年比特币的诞生开启了共识机制在区块链中的应用，PoW（工作量证明）作为最（2009年）早的共识机制，是比特币的基层+以太坊与比特币相同，现阶段以太坊使用PoW共识机制。据以太坊官网介绍：未来以太坊计ethereum（2014年）划将共识机制升级为Pos（权益证明)Neo◆Neo（小蚊）平台采用的共识机制为dBFT（改进式拜占庭容错），dBFT算法利用多个neo（2014年）共识节点的协商达成共识，具有可用性与最终性EOSEOS平台使用的共识机制为DPoS（股份授权证明），该共识机制通过全体节点投票选Meos（2017年）举节点代表，由代表投票进行验证与记账来源头的研究院L04Lee400-072-5588 研究报告|2022/02区块链技术在元宇宙中的应用系列共识机制类别对比区块链生态圈已由最早的PoW共识机制逐步进化出多种新式共识机制，未来PoS、DPoS、PBFT或成为区块链共识机制的发展方向自2009年比特币诞生以来，区块链生态圈已进化出多种共识机制B从比特币使用的PoW开始，区块链的共识机制逐步进化。最初的工作量证明算法着重于挖矿环节，其通过“按劳取酬"的特点鼓励矿工们生产新的加密货币。工作量证明的缺点也较为明显，其耗费大量的算力与能源，并受制于“51%算力攻击的威胁。现阶段使用PoW的以太坊计划未来使用更节能环保的PoS.PoS具有低能耗与硬件要求较低的优点头豹DPoS与PBFT等新兴共识机制未来发展与运用前景良好由PoS衍生出的DPoS拥有更强的数据处理能力，同时可大量缩减验证与交易时间DPoS共识机制目前已应用于EOS平台。此外具备较高容错率的PBFT共识机制可缩减达成共识的时间，未来也将在区块链技术中获得更多的运用常见区块链共识机制对比PowPosDPoSPBFT（工作量证明）【权益证明）（股份授权证明）（实用拜占庭容错算法）PoW是最早使用的区块链共类似股票分红机制，PoS机基于Pos的进阶算法，通过通过链上所有节点参与投票，识机制，其基本特点为按劳制下用户通过持有代币的数算法特点量与时长决定其获得记账的全体节点投票选举节点代表取酬，即用户提供的算力服低于(n-1)/3的节点反对就可由代表投票进行验证与记账务决定报酬概率公开发布信息无需挖矿环节，节省了大，高度去中心化，其节点可量算力与电力，具有低能无需挖矿，节省大量能源自由进出去中心化程度较高算法优势耗的特点相对Pos.DPos处理数据具有较高的不可筹改性头豹能力大幅提升，交易时间具有较高的容错性：能容对参与者硬件（尤其是大幅下降忍较多的信息错误算法公平，按劳分配GPU）要求较低耗费较多的能源（如电力），有停于低碳环保公平性存疑，持有代币多算法劣势去中心化较低，其节点代：的用户累积财富能力远高当1/3以上的节点停止工作易受到51%算力攻击的威表由人为投票选出时，系统无法继续运作于其他用户助应用代表比特币与以太坊，以及二者点点币（Peercoin)Eos.Bitshares衍生币HyperledgerIndy,U-network来源：HyperledgerFoundation.头豹研究院Lea4Le-e400-072-55888 研究报告|2022/02区块链技术在元宇宙中的应用系列共识机制流程图解作为最常见的共识机制，PoW通过对比区块哈希值与目标值决定是否创建新区块，PoS则通过对比币龄与“哈希值/目标值决定是否创建新区块PoW（工作量证明）构建区块链流程调整随机数值根哈希值时间戳区块的哈前一区块的哈希值创建新区SHA256算法希值小于创建新区块块前缀输入翰出目标值是随机数值PoS（权益证明）构建区块链流程等待下一轮共识节点地址否时间截头创建新区SHA256币龄大于（哈希值）创建新区块块前级输入算法输出目标值）是前一区块的哈希值来源：ICTExpress,头豹研究院头豹eww.leadleo.comLea4Lee400-072-5588 研究报告|2022/02区块链技术在元宇宙中的应用系列共识机制在元宇宙中的应用综合概述基于共识机制的区块链技术将助力元宇宙成为人们日常生活中不可或缺的一份子以共识机制为底层的区块链技术赋能元宇宙元宇宙DeFi:去中心去中心化金融将构建元宇宙中的核心数字经济体系，成为链化金融接用户与各元宇宙业态的桥梁智能合约智能合约将为元宇宙中的数字资产的创造、验证、定价、交易提供底层支持共识机制NFT:非同质●作为各类数字化资产的加密货币通行证，非同质化代币为元000化代币GOO区块链技术DAO:DAO有助于元宇宙应拟世界中的公平规则的构建，通过公平去中心化自治组织规则的建立达到减少风险、社区治理等目的分布式储存分布式储存能有效提升元宇宙中数据的可靠性、准确性、存储效率、可拓展性以共识机制为基础