谈谈区块链共识机制及其应用场景

最近大火的区块链到底解决了什么问题？其实解决的是建立了一套让一群互不信任的人达成共识的机制。

什么是共识？

《人类简史》一书告诉我们，人类是一种能够达成共识的生物，且依靠着这种“天赋”在自然界中生存了下来。正是因为共识的产生，人类有了分工，有了规则，有了能够让大型机器运转的机制，随之而来的还有一切的不平等和阶级，而这一切也是我们的共识。在这个共识下，没有一个人能逃出来，因为他会被无数的人按下去，因为这是共识。

什么是共识机制？

如何去让大家认可这个规则、达成共识并去维护发展共识的方式，就是共识机制。封建皇权采用 “顺我者昌，逆我者亡” 的共识机制，这样用权威方式来决定共识的目标，虽然高效，但是依托于中心的权威。现代社会则确立了更多更文明的共识机制：法律、道德、规则等等来提供更高效更稳定的协作环境。

区块链是如何实现共识机制的？

区块链是“去中心化”的“分布式账本”的技术体系，它解决的问题就是：在整个网络中的任意节点都无法信任与之通信的对方时，如何能创建出共识基础来进行安全的信息交互而无需担心数据被篡改。

作为一个分布式账本，每一个节点都会记录全链的完整拷贝，每写入一个新的区块，必须通过上一个区块的信息计算出来，诚实的节点会为了自身利益都从最长的链往后添加新的区块，这样保证了区块链的唯一性，而如何选举出记账节点，如何保证记账者可信。

目前现有的比较流行的方式如下几种：

POW：Proof of Work，工作量通过评估工作量来决定获得记账权的机率，工作量越大，就越有可能获得此次记账机会，作为奖励，记账者也将获得一定数量的币。优点：算法简单、破坏系统需要极大成本。缺点：不停计算耗电量大导致浪费能源、达成共识时间长。采用该机制挖矿的数字货币有：BTC、LTC、ETC、早期的ETH、XMR等。

POS：Proof of Stake，股权证明。将POW中的算力改成了权益，拥有代币多的人，权益大，而拥有权益越大，成为下一个记账人的可能越大。优点：不浪费能源、缩短了达成共识的时间。缺点：持币越多，收获越多，成为有钱人的游戏，容易出现硬分叉。采用该机制挖矿的数字货币有：ETH。

POW+POS：把这两种机制进行结合。

DPOS：Delegated Proof of Stake，授权股权证明。与POS原理相同，类似董事会投票，只是选了一些“董事代表”。 DPOS又称为股份授权证明。持币者投出一定数量的节点 （董事）。代表按照既定时间表，轮流产生区块，如果代表没能很好的行使权力（比如产生区块），他们会被除名，网络会选出新的超级节点来取代他们。所有的代表将收到平均水平区块所含交易费的10%作为报酬。优点：效率高，达到秒级共识验证。缺点：依赖代币、并且只是得民心者的天下，不适合完全去中心化的场景。采用该机制挖矿的数字货币有：EOS、BTS等。

PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法。链上所有人参与投票，结果按照拜占庭共识算法来处理。数学上有一个很有名的问题叫拜占庭将军问题，很有意思，大家可以度娘。

POI：Proof of Importance，重要性证明。使用账户重要性评分来分配记账权的概率。

POP：Proof of Participation，参与度证明。结合了DPOS与POI的思想。

其实不管是以上哪种共识机制，都是通过去中心化的共识算法来保证了信任问题。所以区块链共识机制的应用场景简单来说就是：解决第三方信任问题。比如，支付宝解决了买家和卖家的信任问题，所以我们需要它。但是我们现在也可以选择使用区块链，全网的计算机帮着记录数据，不可能抵赖，就不需要中间机构了。作为一项前沿技术，区块链去中心化的共识机制在各个行业中都有十分广泛的应用和潜力，有可能改变、甚至颠覆很多行业的现有模式，比如现在已经取得较好应用的，如跨境支付、数字货币等。在中国，区块链技术的许多应用场景已经落地，腾讯、蚂蚁金服、华为等企业在电子票据、版权保护、商品溯源等领域展开相关实践，美国、欧盟等国也都竞相开始布局。

风起于青萍之末，也许，属于区块链的一个大时代正悄然来临。