区块链的随想-共识机制POW（上）

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共识，是群体讨论过程的共同认识。共识并不是所有人都同意的东西，也非多数人的偏好。即使对部分内容有异议，但是仍然能在总体上形成一致意见，以推进问题的解决。

比特币是一场伟大的社会实验，就像每时每刻无数人都在参加的婚礼，在全世界所有人见证下，广播：“这个人是我的老公，这个人是我的老婆”。这一条数据忠实记录并被广播，只要超过一定数量的人认可，这一条数据合法的，就可以登记注册，而保留所有这些数据的账本就是比特币。

比特币是一个去中心化的分布式账本，不存在某一个机构组织的服务器，而是散布全球的所有自愿提供储存的节点上，当节点足够多且分散就自然实现了去中心的目的。

如何让参与者就相同的事件或状态达成一致？如何让用户心甘情愿加入区块链成为节点？有什么激励机制？如何保证所有节点数据一致同步？如何防止虚假节点的写入与更改？回答这些问题的答案，就是共识机制。

共识机制，分两种，POW(proof of work) 和 POS(proof of stake)。 容易点理解的话，POW是按劳分配，多劳多得。POS是按钱分配，多钱多得。比特币的共识机制POW，就是需要所有的参与者对最新生成的比特币区块达成共识。

POW，工作量证明，按字面意思就是证明一个人完成多少工作，完成的越多，奖励就越多。要完成工作，前提肯定要知道工作做什么，自然需要下载比特币的完整账本，也就是作为一个节点。

大家群龙无首，不知道听谁的，怎么办？简单粗暴，PK谁拳头谁牛逼就听谁的。区块链去中心化的情况下，怎么PK呢？算，通过计算来猜一个随机数，解决以哈希值为基础的网络问题。由于哈希值的碰撞阻力，换成人话就是想取巧走捷径算随机数不可能做到，只能蛮力一个一个的去试。

哈希值：

一串二进制数值，类似现实世界的指纹，身份证可以伪造，名字可以重名，但是指纹具有唯一性，确定你是谁的标记。而信息互联网时代，海量的数据和文件，如何鉴别该文件就是你真正需要，而不是病毒或者垃圾呢？文件名可以伪造，数据可以删减，不可能将所有的数据进行对比。怎么办？在数据和文件的开头，加入一串二进制数值作为标记，由于自身的特性，无法被篡改，你只需要将确认哈希值没问题，文件就没有问题。

谁算力最多，谁就会最先可能找到那个随机数。谁最先找到谁牛逼，谁就是老大，可以要求所有比特币参与者达成共识，这份工作量是我完成的，现在要签我的名字并作为比特币新的一部分（记账权）。

以哈希值为基础的网络问题，就是一个区块。在比特币世界，每10分钟时间内2000多笔发起的交易数据组成1M大小的区块，就是一道新的带求解哈希值随机数的网络问题，一旦解答完毕达成共识，确认为新的一部分，2000笔交易就被确认完成。如果无算力去解答，区块无法确认，就是所谓拥堵问题。

最初，人人皆可参与，一般的电脑CPU就可以完成工作量，就是所谓的挖矿。比特币的创始人中本聪，用自己的电脑CPU挖出了第一个比特币创世块。挖着挖着，大家发现，挖矿只需要提供算力，电脑其他资源都浪费，还费电，慢慢的多余的东西都被去掉，变成单一的集成设备矿机。由于硬件技术发展，比特币挖矿经历五个阶段，CPU挖矿、GPU挖矿、FPGA挖矿、ASIC挖矿、大规模集群挖矿 。本着谁算力最多谁胜算大的原则，挖矿自然进入军备竞赛，最终变成大规模集群挖矿。

比特币技术核心的 core 开发组，简称码霸。开启比特币世界的中本聪神隐后，一直对比特币核心代码进行更新和维护。你懂的，都是一群要用技术改变世界的程序员，希望保证比特币的去中心化的前提，用听起来就很高大上的隔离验证、闪电网络的技术来改造比特币。

隔离验证（Segregated Witness）：

每一个比特币交易，由交易状态数据和签名数据（验证）组成。将1M区块中签名数据隔离移出，多出来的空间可以容纳更多的交易笔数。

闪电网络（Lightning Network）：

通过在主链外建立很多直接通道，使得小额高频的交易在主链外就可以进行，从而实现交易秒到的效果，但陌生人之间则必须使用中间人通道，中间人实现陌生人之间交易通道的打通，这种中间节点必将会有一些越来越壮大，闪电网络就会变得多中心化是很多人都担忧的问题。

想到奥卡姆剃刀原则：如无必要，勿增实体。当一个东西足够简单的时候，人们容易理解，也更容易信任。采用新技术，增加比特币的复杂性，某种程度会不会降低人们的信任？

而矿霸注重当下，希望做好现有的比特币，升级到16M或者更大，可以容纳4W笔交易。原来可能2000笔，每笔手续费是0.001btc，一个区块的手续费是2btc。现在是4W笔，每笔手续费是0.0005btc，一个区块的手续费是20btc。手续费降低，转账人数增加，矿工收益增加，自然比特币的优势会大大增加。

反对者可能会说，现在完整的比特币账本大概是150G，下载保存完整账本的电脑就是一个节点。如果直接扩容到16M，账本大小必然增加2400G，需要更大的硬盘空间，大多数普通人大概不会无偿提供如此大的硬盘空间来做一个节点。账本存储更集中在矿霸手中，一旦节点数达到51%，是可以直接变为比特币的领导者。

真的会这样吗？其实不会，神隐的中本聪可没有说区块大小永远保持1M，给的方案就是在指定高度扩容。而在最新的技术版本中，已经可以对账本进行裁剪，保存部分而不影响整体节点的运行。

针尖对麦芒，为什么矿霸和码霸，不直接放弃重新弄，一定要在比特币上面折腾呢？因为比特币在区块链的世界里，获得大部分人的信任，而信任本身在现实世界就是最高的门槛，温大大不也说，信任比黄金重要。

战争已经开始，比特币的硬分叉（矿霸）和软分叉（码霸）。对应到现实世界，一个是要另起炉灶，一个是要慢慢改良。

硬分叉：

指比特币区块格式或交易格式（这就是广泛流传的“共识”）发生改变时，未升级的节点拒绝验证已经升级的节点生产出的区块，不过已经升级的节点可以验证未升级节点生产出的区块，然后大家各自延续自己认为正确的链，所以分成两条链。

软分叉：

指比特币交易的数据结构（这就是被广泛流传的“共识”）发生改变时，未升级的节点可以验证已经升级的节点生产出的区块，而且已经升级的节点也可以验证未升级的节点生产出的区块。

如果以上看着太枯燥，看看下面的形象比喻，不一定全部对，但是从通俗易懂的角度去讲述比特币战争。

某条告诉公路，一直按车辆通行次数收费，收费站（矿工）也很愉快。后来车流量越来越大，高速越来越堵，拓宽道路（扩容）是最直接的解决办法，但是拓宽存在上限（16M？32M？）。

后来在技术社区（core）有人提出新的改良方案（软分叉），考虑用可以多拉人的公交车（隔离验证）或者专门的ETC快速通道（闪电网络），路上就不会那么堵，也得到大部分群众包括部分收费站的支持，但这种方案的缺点就会造成收费站无法享受流量增长的红利。

这个当然遭到部分收费站的强烈反对，改革舆论呼声越来越大，反对方牵头成立一个组织（硬分叉），分叉出一条新路（BCH），拓宽了几倍（8M），但路上不支持跑公交。

战争还在继续，踏踏实实搞好当下用户体验，还是选择技术改良底层？过去已去，未来未来，谁知道呢？拿好门票，看场大戏。

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引用：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/27467579/

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