区块链科普系列第21天：想让陌生人也相互信任，你需要这样的机制

文/杜豆豆

今天和大家聊聊区块链中的共识机制。

1、什么是共识机制？

百度百科里是这样定义共识机制的：

所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。

这句解释，是不是听起来艰涩难懂得很？不过，它后面跟着的这个比喻，倒是更为浅显明白些：“再通俗一点来讲，如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识，但他们都一致认为你是个好人，那么基本上就可以断定你这人还不坏。”

多说一句，如果他们都一致认为你是个坏人，那基本上也可以断定你这人好不到哪里去。

由这里我们可以看到，其实，共识机制最大的好处，就是让彼此不相识的陌生人达成了互相之间的信任，同时，在这个圈子里，谁做了什么，也是被大家所了解的。这就不由不让人想起口碑效应这个词儿。

那可能会有人说，那如果这个圈子里的人，都胡说八道，以讹传讹怎么办呢？这信任不就成假的了吗？这种可能性，当然是有的。但是，参与到区块链上的人都是来自世界各地，彼此不相识，一个人想凭一己之力去控制所有的人，或者大多数的人，显然是不现实、也是不可能的。

讲完共识机制的概念，我们来看看主流的共识算法。

2、主流共识算法都有哪些？

（1）Pow工作量证明

就是大家熟悉的挖矿，通过运算，计算出一个满足规则的随机数，即获得本次记账权，发出本轮需要记录的数据，全网其它节点验证后一起存储。

优点：完全去中心化，节点自由进出。

缺点：目前bitcoin已经吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身的安全；挖矿造成大量的资源浪费；共识达成的周期较长，不适合商业应用。

（2）Pos权益证明

根据每个节点所占代币的比例和时间；等比例的降低挖矿难度，从而加快找随机数的速度。

优点：在一定程度上缩短了共识达成的时间。

缺点：与区块链的去中心化相背离。

（3）DPos股份授权证明机制

类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，代理他们进行验证和记账。

优点：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。

缺点：整个共识机制还是依赖于代币，在某种程度上趋向中心化。

（4）Pool验证池

基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制；是目前行业链大范围在使用的共识机制。

优点：不需要代币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，实现秒级共识验证。

缺点：去中心化程度不如bictoin；更适合多方参与的多中心商业模式。

（5）权威证明PoA（Proofof Authority）

所谓权威证明（PoA），就是使用一组所谓的“权限” 来允许人们在区块链上创建新的节点并确保区块链的安全。

优点：出块时间快，便于高速并发应用落地，可以根据参与方角色分配不同节点、开源系统丰富。

缺点：去中心化程度不如bictoin；更适合多方参与的多中心商业模式。

（6）PBFT ：Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错

在保证活性和安全性（liveness & safety）的前提下提供了(n-1)/3的容错性。

优点：在分布式计算上，不同的计算机透过讯息交换，尝试达成共识。

缺点：当有1/3或以上记账人停止工作后，系统将无法提供服务；当有1/3或以上记账人联合作恶，且其它所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时，恶意记账人可以使系统出现分叉，但是会留下密码学证据。

由上我们可以看到，每一个共识算法都有其优缺点，那么有没有一些共有的问题呢？

3、现有各种共识机制有哪些问题？

（1）计算能力浪费

在工作量证明机制POW中，计算随机数最快的通常是电脑计算能力强的。超强的计算能级仅用来计算随机数，实在是浪费。

（2）权益向顶层集中

在权益证明机制POS中，token的余额越多的人获得公示信息的概率越高，公示人会得到一定的token作为奖励。因此，持有token多的人，权益会越来越多，而token少的人权益也越来越少。

（3）作恶成本低下

在靠算力与权益的的多少来获得公示信息权利的模式当中，当算力和权益向少数人集中之后，这些少数人如果想要做一些违反规则的事情是轻而易举的。

（4）对于真正的去中心化构成威胁

在工作量证明机制中，计算能力越强，获得记录权利的概率就越高。如果有人把很多人集中在一起来猜数字，把好多电脑的算力加在一起来用，那这些抱团的人就会更容易获得公示信息的权利，发展到最后可能公示权就直接掌握在这些人手里。

（本文出自杜豆豆《白话区块链》读书笔记的部分摘录。）

明天分享：《区块链被严重诟病的慢慢慢，该怎么解决？》

（未完待续）

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