区块链的本质——共识机制究竟是什么？

大家好，我是真小白。

大多数人都知道比特币，但是并不知道为何它不需要银行等中心机构来进行清算和资产转移。所以这也不难理解为什么很多人对比特币持相反的态度。

那么它究竟是靠什么得以运行这么久呢？这就不得不提到「共识机制」了。

也许你经常听到「共识机制」这个单词，因为它是区块链的核心机制之一，也是去中心化的基础。

那么究竟什么是共识机制呢？

用专业的话来说，共识机制主要用来解决谁来构造区块，以及如何维护全网数据一致性的问题。

当然，共识机制也分很多种，包括pos算法、pow算法、dpos共识算法、投注共识等。

其实简单而言，共识机制可以理解为：

学校老师制定的学习方法和考试规则、狼人杀的游戏规则、黑社会的潜规则等等。

当然，仅仅这样形容是不足以完全解释清楚什么是「共识机制」的。

但是，一旦说到细节，可能大多数人就不太理解了。

区块链的底层由四部分构成：

1、分布式的数据库：用来存储以往和将来的交易数据

2、密码学的公私密钥体系：用来确认交易双方的身份

3、P2P网络：用来广播和蔓延各类消息（如节点加入消息，节点失效消息，得到挖矿数据的消息）

4、共识机制：决定节点记账权利，以及记账权利的选择过程和理由。

在区块链里，每个区块就是一些数据，对于比特币来说就是一些交易记录，然后有一个机制把这些 block 连成一个列表。普遍采用的办法是用一个哈希函数 H，把每个 block Bi的哈希值 H(B[i]) 包含在下一个 block B[i+1] 里。H 具有单向性，也就是知道 B 就很容易算出 H(B)，但是反过来如果只知道 H(B) 的值很难构造出一个满足条件的 B。

不过不要紧，我们再来一个例子：

上面两张图是斯洛伐克一位叫Evelyn Bencicova的姑娘拍的模特。

自唐朝以来，国民大多以“瘦”为共识，“胖子没有未来”“一胖毁所有”等观念一度成为我们的共识、

不过，看到上面的姑娘们，你会发现蝴蝶袖、水桶腰、大肚腩、大象腿，都被干脆地直接暴露出来，但这些依然不影响她们原本的美。

如果说“美”是我们人为创造的共识，那么比特币的共识就是机器创造的。

正如男性对美女的共识，基于算法和技术的共识，比特币同样可以成为不需要中心化机构来制定的规则。

那么区块链比较常见的「共识机制」又分哪几种呢？

1

POW（工作量证明机制）

工作量证明机制(POW)是我们最熟知的一种共识机制。就如字面的解释，pow就是工作越多，收益越大。这里的收益指的是记账收益，工作可以称为猜数字，谁能最快的猜出这个唯一的数字，谁就能做信息公示人。

猜数字需要强大的电脑算力和电量，所以这个过程也被成为挖矿。

2

POS（权益证明机制）

它类似股权凭证和投票系统，因此也叫股权证明算法。由持有最多token的人来公示最终信息。

它的好处是不会像pow那么费电，但缺点也很明显：

1)没有专业化，拥有权益的参与者未必希望参与记账；

2)容易产生分叉，需要等待多个确认；

3)永远没有最终性，需要检查点机制来弥补最终性；

3

PBFT（拜占庭共识算法）

拜占庭共识算法（Practical Byzantine Fault Tolerance- PBFT）也是一种常见的共识证明。

小蚁（neo）采用的就是以上算法，它与之前两种都不相同，PBFT以计算为基础，也没有代币奖励。由链上所有人参与投票，少于（N-1）/3个节点反对时就获得公示信息的权利。

dBFT机制最核心的一点，就是最大限度地确保系统的最终性，使区块链能够适用于真正的金融应用场景。

它的优点在于：

1)专业化的记账人；

2)可以容忍任何类型的错误；

3)记账由多人协同完成，每一个区块都有最终性，不会分叉；

4)算法的可靠性有严格的数学证明；

4

DPos（股份授权证明机制）

DPoS是在PoS的基础上，将记账人的角色专业化，先通过权益来选出记账人，然后记账人之间再轮流记账的方式。

但这种方式依然没有解决最终性问题。类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，代理他们进行验证和记账。

它的优点在于大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证。