【币范·科普】 新的一年，新角度帮读懂共识机制的本质

2020年，我们从新的角度再来共识机制。

说起共识，这也算是区块链里核心又底层的概念，大家谈的也最多。小编第一次接触还是在某区块链课堂上，POW/POS，挂耳朵听也算略知一二，但总觉得不通透。今天我们就从共识的本质来吃透这个概念。老规矩，用白话，说原理。

什么是共识？

共识这个词由来已久。

简单来讲：

共识就是大家都能认可的一种结果。

共识机制就是系统中获取共识的办法，为解决问题而生。

在生活中，大多数的共识是中心化的，比如说游戏规则都是网易爸爸定的，取现条款都是银行爸爸定的。

今天我们谈的，是区块链世界的共识。区块链是一个去中心化的大账本，人人都可以记账，此时需要大家找到一个方法来保证共识。

总结来说：

共识：大家都认可某一交易记录

共识机制：如何确定记账人并且保证其不作恶的方法。

共识机制的本质

为什么要有共识机制？

无规矩不成方圆。在区块链中，节点之间通过数据通信进行沟通，任何一个节点可以使用任意编写的程序来攻击区块链获取利益。

矿工的本质

矿工的本质就是记账，监听广播信息+记录信息。这么多矿工可以记账，亟需一种方法来确认是哪个矿工记的账有效。

共识机制的本质

去中心化的系统里，每个记账节点都会维护一个账本，记账并检验历史记录，一旦自己记得账被别人认可，就能得到系统的奖励。

因此，所有的矿工都在争夺记账权，对于矿工个人来讲，是好事；对于系统来讲，一旦方法有误，必有安全隐患

这个机制必须是随机的，分散的，否则如果记账权集中在某部分人手中，岂不是有作恶风险？（必然会作恶

因此，共识机制就是为解决问题而来。共识机制的设计必须是精妙的，要保证出块节点随机，才能保证安全。

要知道，对于区块链来讲，安全性是最重要的。

如何解决(POW/POS/DPOS)

没有中心化的系统，如何产生一种真正的公平随机呢？我们不妨来看看，现在常见的共识机制是如何保证安全的。

1、POW——工作量证明机制

一句话：以时间和资源为担保，按劳分配；干的多，得得多。

PoW由来已久，从概念上最早可追溯到1993年，正式出现则是在1999年的论文里。

在一个去中心化的系统里，谁也不信谁。

设立一个奖励，要想得到就得付出代价 = 解题（比特币是SHA-256，以太坊是SHA-3），谁先解出来，奖励就归谁，之后大家会帮你验证，都承认后你就可以拿到奖励，然后基于这道题目继续算下一个题目，如此反复。

依赖机器进行数学运算来获取记账权，谁的算力大，谁就有记账权，十分公平。不过大家为了争夺记账权，就会开始“军备竞赛”，比着升级机器。

这时候，系统设置了动态难度值，算力高，难度就加大，总之出块速度保持稳定。虽然资源严重浪费（每次只有一个工作被认可），但是，解决了陌生人间信任问题，不得不说，中本聪的脑子的确了得。

优点：算法简单，很容易实现；安全系数最高，想破坏，成本太高。

缺点：浪费能源；交易慢；容易分叉（需要等待多个确认）；算力攻击应用领域：比特币和它的分叉儿子们，早期的ETH等等。

2、 POS——权益证明机制

一句话总结：持有越多，获得越多

应用场景：PPC ETH

PoW机制很好，但是有个问题，太耗电了，都是做些无意义的计算，还有没有别的方法？

2011年间，Proof of Stake的概念开始在比特币爱好者的圈子里出现，有没有一种方法既安全，又能不消耗能源？

想想看：每个节点存在账号里的币的数量就是随机数，哪个节点的币多，就认谁，不就可以了吗？但是，这也不行呀，币最多的人不就一直在记账？岂不是集权？

那就加个币龄（持有时间），节点一旦出块，币龄就清零，这样每次都是随机的了！

这就厉害了，既可以随机出块，而且没有额外消耗电量，效率还高，岂不美哉。听起来有点像在银行存钱得利息的感觉。不过，有一些显而易见的问题：

1、万一币被头部集中起来，岂不是会引发垄断？如何解决：引入惩罚机制。

2、既然持币量决定激励，那大家都没有卖币冲动，如何冷启动（流通）？如何解决：POW+POS混合机制。早期POW机制，大家为了升级机器有卖币需要，就可以正常流通了。

3、账本分叉。POS如果分叉，挖下去没损失怎么办？以太坊的DAO攻击事件造成以太坊硬分叉，而ETC由此事件出现，事实上证明了此次硬分叉的失败。

3、DPOS—— 委任权益证明机制（POS新变种）

一句话总结：选代表，得权益

应用场景：BM的亲儿子们。

DPoS，最早由Daniel Larimer（网名BM)于2014年提出，是PoS的一大变种。也就是在POS的基础上，票选出一些大节点轮流出块为大家服务，效率高，性能强，简直是省事又省心啊。这些节点的职责就是：

1、保证节点在线正常运行

2、收集交易信息

3、验证交易，打包广播

4、添加到数据库记账人的角色专业化，通过权益选出记账人，记账人之间轮流记账。

2018年EOS主节点争来争去，原因只有一个，一个主节点一年平均收入47.6万个EOS，这背后的利益……不过，记得当初投票进度十分缓慢（投票需要时间、精力、技能），这票选成本也不低呢……

况且，怎么看怎么有点部分中心化，毕竟权利这么集中。

可见，没有哪种共识机制是十全十美的，皆为了解决问题而生。好了，今天的解读就到这里了，感谢大家支持。

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编译者/作者：币范

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