比特币共识机制的思考

一：共识

   在一个所有参与者都认识并且信任（通过CA 验证机构颁发的认证资料）的商业网络中，交易被校验并进行提交到共享账本中需要通过多种多样的共识方式，包括以下：

1) 工作量证明：为了验证该交易，验证者需要获得这个网络价值的一大部分。使得攻击需要耗费很多的能力价值，这样来避免攻击。

2) 多项签名：需要大多数的验证者的签名支持，那么这个交易有效。

3) PBFT：共识算法，解决网络参与者出现和其他参与者意见不同的情况。

二：工作量证明

   在比特币网络中，因为是个公有链，所有的参与者都是匿名不可知的，其中一个交易的提交花费是很大的。在比特币网络中是通过工作量证明来取得共识的。这个网络中的每个参与者都有一份账本的复制，他们依靠自身的账本的当前版本去解决一个很复杂的难题。当第一个参与者解决出来难题，那么它就胜利了，其他的参与者就要将自己的账本与胜利者进行同步。最好的情况是大部分的参与者都胜利了，因为这说明大部分的算力都去解决这个问题去了。

   工作量证明适合公有链的共识，例如比特币，但是他话费了大量的计算机能力和电力，这使得达成共识是成本很高的。这种达成共识的方式在一个所有参与者都知道彼此的商业网络中是成本很高且不必要的。

三：竞争记账和激励机制

中本聪设计的比特币区块链通过竞争记账的方式解决了去中心化的记账系统的一致性问题。

  前面提到，节点可以理解为接入系统中的计算机，而所谓的竞争记账，就是以每个节点的计算能力即“算力”来竞争记账权的一种机制。在比特币系统中，大约每十分钟进行一轮算力竞赛（算力大小会决定赢得一轮竞争的概率，算力高的节点赢得算力竞争的概率更大），竞赛的胜利者，就获得一次记账的权力，这样，一定时间内，只有竞争的胜利者才能记账并向其他节点同步新增账本信息。

  那么，在一个去中心化的系统中，谁有权判定竞争的结果呢？比特币系统是通过一个称为“工作量证明”（proof of work, POW）的机制完成的。举个简单的例子，比如说要生产一些玩具，早上起来我给你一些零件，晚上回来，看到需要的玩具摆在桌上，虽然我没有从早到晚盯着你做玩具的过程，我也能确定你确实做了这么多工作。这就是工作量证明简单的理解——通过一个（人人都可以验证的）特定的结果就能确认（竞争的）参与者完成了相应的工作量。（关于POW的机制与实现细节，会在接下来的文章中详述）

  算力竞争是要付出成本的，没有激励，节点就没有进行竞争的动力。在中本聪的设计里，每轮竞争胜出并完成记账的节点，将可以获得系统给予的一定数量的比特币奖励[vii]。而这个奖励的过程，同时也是比特币的发行过程。这种设计相当巧妙 —— 它将竞争的激励机制与货币的发行完美结合到一起，在引入竞争的同时，解决了去中心化货币系统中发行的难题。

  在这个系统中，每一个节点只需要根据自身利益行事。出于“自私”的目的进行的竞争，最终造就了保护系统安全的庞大算力基础。在这样精巧的安排下，比特币获得了越来越多的信任，和越来越高的价值，进而又吸引了更多的资源投入其中，成为一个正向循环的经济系统。

正因为比特币通过区块链的机制造就了这样一个正向循环的经济系统，才会在没有强大的中心化机构推动的情况下，自然的生长出来并发展壮大。