Algorand 通过创新共识协（xié）议设计，同时实现了较高的可扩展性，较好的（de）安全（quán）性和（hé）一（yī）定（dìng）程度（dù）的去（qù）中心化，并且所有结论（lùn）都（dōu）有（yǒu）较为严格（gé）的数学证明，是（shì）一种（zhǒng）较为创新和严谨的共识机制（zhì），但此前所有结（jié）果均是理想（xiǎng）环境下的数据，且部分（fèn）代码未开源，虚拟机相关设计也暂未提及（jí），其实现（xiàn）的复杂度、稳定（dìng）性和实际（jì）性能还有待时间的（de）检（jiǎn）验。

概（gài）述（shù）

1.1 引言

Algorand 称（chēng）其突破了「公链不可能（néng）三角（jiǎo）」，项目创（chuàng）始人是图灵奖得（dé）主、MIT CSAIL 实验室的（de） Silvio Micali 教授。Algorand 提出的共识协议（yì）是项目的一大亮（liàng）点，本（běn）文主要分析 Algorand 共识协（xié）议的工作原理，并（bìng）分（fèn）析（xī）其优缺点。

1.2 Algorand 设计的初衷（zhōng）

Algorand 想解决的核心问题（tí）是：去中心化网络中低延时（Latency）和高置信度（Confidence）之间（jiān）的（de）矛盾 [1]。

其中，延时（shí）指从（cóng）发（fā）起交易到确认（rèn）交易所需要的时间；置信度指的是发出的交易（yì）不会再（zài）被更改的概率。

在比特币网络中，为了提高交易的置信度，用户必须等待 6 个区块确认（约（yuē） 1 个小时）的确认延时；而如果选择低（dī）延时，比如少于 6 个确认，甚至是（shì） 0 确认，则（zé）必然导致（zhì）低置信度（dù），增加「双花」攻击的可能。双花问题（tí）是绝（jué）大（dà）多数加密数字货币的核（hé）心问（wèn）题（tí）。比特币中（zhōng）采用（yòng） PoW 共识（shí）来解决，但（dàn）链本身仍然有分叉的可能，并且需要较长的共识达（dá）成过程和确认时间。

同时 Algorand 还想解决比（bǐ）特币中（zhōng） PoW 挖矿耗费巨（jù）大资源、交易确（què）认时间长、易分叉、网络呈中心化趋（qū）势，可（kě）扩展性差等问题。

1.3 Algorand 是（shì）什（shí）么？

根据官方描述（shù），Algorand 是一（yī）个采用 permissionless 的纯 PoS 共识的（de）公链项目（mù），结合改进的拜占庭共识协议，可实现快速的交易确认，几（jǐ）乎不会分叉，并且用（yòng）户数可无（wú）限扩展，不（bú）会影响交易确认速度。同时兼顾「可扩（kuò）展、安全性、去中心化（huà）」这个「公链不可能三（sān）角」[2]。

（注：「公链不可能三角」的正（zhèng）确性和具体定义存在较（jiào）多（duō）争议 [7]。在 Algorand 中：可扩展性指在较大（dà）用户规模下（xià）仍可实现较（jiào）高的吞吐量 [8]，安全性指的是可（kě）以对抗恶意攻击 [9]，去中心（xīn）化指的是（shì）网络（luò）完全（quán）开放，成为节点没有任何门槛 [10]。）

可（kě）扩展性：Algorand 通过可验证随机函数（VRF）随机选择区（qū）块的（de）生产者和验证者，一旦（dàn）得知被选中，生（shēng）产者或验证者只需广播（bō）一个简短的消息即可（kě）证明自己的（de）身份。每产生（shēng）一个新区块在（zài）网络中需要交（jiāo）换的消息不会随着用户数的增大（dà）而改变，，因此即使用户规模增大（dà），系统（tǒng）仍可保（bǎo）持较高的 TPS （每（měi）秒处理的交易数）。Algorand 的 TPS 是比特币的（de） 125 倍。

安全性：由于（yú）采用了上（shàng）述的 VRF 随机选取（qǔ）生（shēng）产（chǎn）者和验证者，并且选取的过程完全由节点独立（lì）完（wán）成，因此 Algorand 网络中的攻击（jī）者无法预先（xiān）得（dé）知下（xià）一个区块生（shēng）产者和验证者，从而也就无（wú）法完（wán）成（chéng）攻击。具体来说，生产者和验（yàn）证者的身份（fèn）只有在他（tā）们确定自己被选中并广播对（duì）应的证明信（xìn）息（xī）时才会被披（pī）露，这时攻击者即使立（lì）刻（kè）采取各种攻（gōng）击手段，也（yě）无（wú）法阻止关于新区块的正确消息在网络中的传播。

去中心化：Algorand 中（zhōng）每一轮（lún）的（de）区块生产者和验证（zhèng）者都是随机选取的，并且加（jiā）入网络没（méi）有任（rèn）何（hé）门槛，因此是（shì）完（wán）全（quán）去中心化（huà）的。

下面（miàn）详细介绍 Algorand 的共识协议（yì）。