一、“工作量证明”机制

区块链是去中心化的，没有中心机构，那要怎么协调人与人之间的关系？就需要人们之间达成一致共识，也就是形成一个共识机制。那现在有哪些共识机制呢？

还记得上节课我们聊到挖矿的四个作用吗，最后一个就是根据“工作量证明”机制，确保账本不会被篡改。先问大家一个问题，上节课我们说挖矿竞争记账权是通过矿工解答数学题来完成的，不知道大家有没有存在这样一个问题，为什么是通过解数学题来完成竞争？而不是别的比赛或者选拔？

就是我们今天要说的第一个共识机制“工作量证明”机制。

为什么叫做“工作量证明”？因为这个矿工完成挖矿过程，解答出这个超难的数学题，说明ta付出了工作量，有权利进行记账，而其他人对此进行验证并同意这页账单，所以把它叫做“工作量证明”，简称为是“pow”。

有很多类似的例子，比如有证书证明你会说英语，证书越多说明你这个人的英语水平越高。而比特币的“工作量证明”就是通过数学的方式证明这个区块是这个矿工付出辛苦挖到的，就像是这个矿工的挖矿证书一样。

而且挖矿成功后，还需要大家进行验证，其实就是一个集体投票的过程，但也不是所有人都能参与投票，只有拥有计算力的人才有投票权，而且秉承一个IP地址一票，“大多数”的决定表达为最长的链，因为最长的链包含了最大的工作量。

好了，我们休息一下，接下来我们继续聊聊pow如何解决拜占庭将军问题。

二、拜占庭将军问题

上部分我们简单介绍了pow的基本概念，那为什么当初会选择pow作为共识机制呢？其实Pow有几个显著优点，最著名的就是解决了拜占庭将军问题。下面我们进入小故事环节：有一天，拜占庭帝国想要进攻另一个敌人，派出了10个队伍，而这10个队伍是分头行动。如果这10个队伍单独进攻，那毫无胜算，除非有至少6个队伍一起进攻才能够胜利。

但问题就在于，10个队伍只能依靠通信兵通信，将军之间不能确定他们之中是否存在叛徒，那要怎么保证至少有6个队伍能在同一时间一起发起进攻呢？这里假设通信不存在信件截取或丢失等问题，那么就存在两种情况：

1. 没有叛徒的情况下，A将军提出进攻信息，要求下午1点进攻，而同时B将军也发出进攻提议，要求下午3点进攻，这样就会造成信息的混乱。
2. 有叛徒的情况下，叛徒向多个将军发出不同的进攻信息，又或者叛徒同意多个进攻提案，而叛徒发送出不一致的提议，就被称为“拜占庭错误”。

那为什么说pow解决了这一问题呢？因为成本变高了。叛徒想要发送信息，首先他要第一个完成计算证明才能进行区块广播，这其中的算力是非常高的，而且如果失败，依旧要承担这个过程中产生的算力资源，实在是得不偿失，有那么多资源干点什么不好，谁还当叛徒啊，所以这个问题就被极大地降低了。

而且pow也降低了区块被攻击的可能。如果大多数将军是忠诚的，叛徒就无法破坏进攻。换句话来说，如果全网大多说节点是诚实的，那么诚实的链条将以最快的速度延长，并超越其他的竞争链条。要知道如果修改区块中的任意一页，那么后面的区块全部将重新计算，所以攻击者如果想修改记录，除了要完成该区块的任务还要重新完成后续区块的计算，并且要赶上并且超越诚实链条的工作量才可以，真的太难了，而且在pow机制下，每个区块产生的时间还是固定的，这让攻击者的成本变得非常高，还是乖乖当个诚实的小孩吧。

二、权益证明Pos和股份授权证明机制Dpos

pow解决了拜占庭将军问题，大大缩小了区块被攻击的可能性，但其实“工作量证明”也存在很多问题。

比如矿池的出现。为了获得更多奖励，矿工组成了矿池，聚集更多的设备和人群，这其实违背了比特币去中心化的主旨。而且每次验证都需要大量的工作量证明，而最后只有少数甚至一个工作被认可，就极大的浪费了能源。

也可以理解，毕竟很多网络在有监管的情况下还经常会出现bug，更何况是追求去中心化的区块链呢。在比特币之后也出现了其他一些共识机制，比较有名的比如POS、DPOS。下面我们简单介绍一下他们的区别。

如果说pow是多劳多得，那么pos权益证明就是多买多得，这里的“买”是指持有的权益，也可以理解为股权，拥有的币越多获得记账权的概率越大，获得奖励的概率就越大。pos本质是pow的升级版，主要解决pow资源和时间浪费问题，主要是通过计算你持有币的数量以及持有币的时间，来决定记账权的归属，其实就像是股东大会，谁的股份多听谁的。

当然如果pos机制中想要发起攻击，必须要收集全部币量的50%以上，也就是常说的51%的攻击。但这同样成本会非常大，并且执行难度也非常高。因为pos只是pow的升级版，所以还是需要挖矿，并没有根本解决pow的问题。

还有一个共识机制是DPOS，跟前面两个都是递进的关系，它是在POS的基础上又加了一个选举。通过选举产生代表进行记账，而不是通过币多币少来决定。它的优点是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，极大提高了区块链的运行速度。但缺点是选举出的代表属于特殊节点，再次形成了一个中心化结构。

如果你问我现在有没有一种完美的共识机制，其实，每个人心中对完美的定义都不同，也没有任何共识机制可以满足所有人，对个体来说，共识机制只有适合不适合之分，很多时候，时间都可以给出最终的答案。

好了，今天的课程就到这里了，记得不断复习哦，我们下期见。

【版权归钛媒体与链得得所有，未经许可不得转载】