浅谈POW共识机制

共识机制是区块链的核心基石，是区块链系统安全性的重要保障。区块链是一个去中心化的系统，共识机制通过数学的方式，让分散在全球各地成千上万的节点就区块的创建达成一致的意见。共识机制中还包含了促使区块链系统有效运转的激励机制，是区块链建立信任的基础。

区块链公链常用的共识机制有 POW、POS、DPOS、BFT 以及多种机制混合而成的共识机制等。共识是指系统节点达成一致的过程，而分布式系统的一致性体现在三个方面:

最终性(Termination): 所有进程最终会在有限步数中结束并选取一个值, 算法不会无尽执行下去。

统一性(Agreement): 所有进程必须同意同一个值。

合法性(Validity): 输出内容是输入内容按照系统规则生成的，且输出内容合法。

最终性衡量了达成共识的效率，在一些对交易确认的实时性要求高的场景显 得非常重要，而统一性和合法性表征了共识的安全性。在区块链系统中，去中心 化程度表征了分布式系统的大规模协作程度。因此，我们从效率、安全性和去中 心化程度这三个维度去评价各种共识机制，也就是区块链著名的“不可能三角”理论。

POW共识机制：

比特币采用的 POW 工作量证明共识机制，在生成区块时，系统让所有节点 公平地去计算一个随机数，最先寻找到随机数的节点即是这个区块的生产者，并 获得相应的区块奖励。由于哈希函数是散列函数，求解随机数的唯一方法在数学 上只能是穷举，随机性非常好，每个人都可以参与协议的执行。由于梅克尔树根的设置，哈希函数的解的验证过程也能迅速实现。因此，比特币的 POW 共识机 制门槛很低，无需中心化权威的许可，人人都可以参与，并且每一个参与者都无 需身份认证。

同时，中本聪通过工作量证明的机制破解了无门槛分布式系统的“女巫攻击” 问题。对系统发起攻击需要掌握超过 50%的算力，系统的安全保障较强。

POW 共识的优点可归纳为:

算法简单，容易实现，节点可自由进入，去中心化程度高。

破坏系统需要投入极大的成本，安全性极高。

区块生产者的选择通过节点求解哈希函数实现，提案的产生、验证到共识的最终达成过程是一个纯数学问题，节点间无需交换额外的信息即可达成共识，整个过程不需要人性的参与。

比特币系统的设定在保证安全性的的前提下，牺牲了一部分最终性。因此，POW 共识算法也存在一些问题:

为了保证去中心化程度，区块的确认时间难以缩短。

没有最终性，需要检查点机制来弥补最终性，但随着确认次数的增加，达成共识的可能性也呈指数级地增长。由于这两个方面的问题，一笔交易为了确保安全，要在6 个新的区块产生后才能在全网得到确认，也就是说一个交易的确认延迟时间大概为 1 小时，这无法 满足现实世界中对交易实时性要求很高的应用场景。

另一方面，POW 共识算法带来了硬件设备的大量浪费。随着比特币价值的增长，比特币算力竞赛经历了从 CPU 到 GPU，再到 ASIC 专用芯片的阶段。算力强大的 ASIC 芯片矿机将挖矿算法硬件化，而 ASIC 芯片矿机在淘汰后，没有其他的用途，造成了大量的硬件浪费。

UENC自主研发的DPOW（Directional Proof of Work）定向工作证明共识机制拒绝资源集中型挖矿，是环境友好型、非算力竞争的挖矿。UENC挖矿的本质是矿机节点为主网用户提供各种通证交易验证服务时获得UENC奖励的过程。每一个节点设备在主网中进行验证时都是一个随机数选取的过程，在这个过程中会根据广播距离的近、中、远随机抽取可信节点进行交易验算及签名。因此矿工获得奖励的机会均衡且平等，矿工只需要调整好自己的gas区间即可。坚持公平、公正的生态价值观，UENC采用统一的前置质押机制，能保障新老矿工的平等权益并维护UENC社区生态健康发展。UENC解决了现阶段交易拥堵和手续费过高的问题，愈发期待2021年UENC能够给我们带来怎样的创新和变革

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编译者/作者：比特大帝Albert

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