区块链之共识机制

1、区块链世界

区块链是一个集合分布式、博弈论、密码学、网络协议等技术的综合学科，每一项技术都是一个非常庞杂的学科，需要我们用一辈子的时间去研究。

区块链技术的伟大之处是将这些博大精深的技术有效组合在一起，即将为人类开辟一个全新的互联网世界，为人类从现实世界往虚拟世界迁徙创造了一个公开、透明、高效、自由、民主，比现实世界还可信的互联网世界。

今天我们一起学习区块链世界里最重要的一个概念，共识机制。正因为有了共识机制的思想，才使得区块链世界可以脱离现有的中心化组织运转（注意是现有的中心化组织）。

2、分布式计算

在谈共识机制之前，我们先了解一下分布式计算。由于计算机硬件能力和实际业务需求之间差距越来越大，更多的信息系统需要通过分布式计算来解决现实问题。

比如我们现在使用的搜索引擎百度、Google、滴滴出行、淘宝都不是单台服务器所能解决的问题，实际情况是分布在全国甚至全球的计算机共同服务的。

哪问题就来了，这么多计算机共同服务，怎样保证各个计算机之间的一致性就是一个非常重要的问题。

举个例子，航空公司售票系统。某个航空公司旗下有两个售票服务窗口，总票数一共是100个。如果张三通过窗口1购买机票，李四通过窗口2购买机票，那么售票系统怎样确保现在的机票还没有买完？

由于实际系统中存在网络延迟、系统故障，因此这个机制比较复杂，在牺牲可用性的情况下，保证一致性是适合售票系统的共识机制。

大家看到这里可能会比较懵，没关系，你不一定要完全搞懂，只需要知道结论就可以了。在售票系统中，所谓的并行计算其实是在保证业务不出错的前提下，牺牲系统的可用性。再通俗点来说就是，只要没有超卖机票，即使系统暂时不可用也可以。

3、共识机制

区块链本身就是个分布式系统，由所有参与工作的节点共同组成，要对某一个交易保持一致，同样需要通过共识机制共同达成。

去中心化采用的机制有点类似英国的“公投”，看起来也不是那么难，对吧，区块链世界的共识机制实际上是采用了这样的方式。

但是在看似民主的“公投”过程中，有没有可能出现一些人为了自身利益联合更多人进行投票，我想应该有吧！

在区块链世界里，共识机制采用的是拜占庭将军问题理论模型。

拜占庭将军问题是由Leslie Lamport在1982年提出的，在拜占庭有许多将军，这些将军都有各自的军事计划，由于这些将军距离比较远，对于每次战事，需要通过传递消息达成一致的决定。但这些将军中有可能存在叛徒，干扰一致性的达成。拜占庭问题就是解决如何让忠诚将军们的军事行动达成一致。

在拜占庭将军问题中，将军相当于区块链世界中的节点，由于提案的成本较低，任何时候都有可能存在多个提案（攻打、撤退、投降）。

在区块链世界里采用了优化的解决思路POW、DPOS机制。

POW（Proof of Work）工作量机制是比特币、以太坊采用的共识机制，在这种共识机制里，各个节点需要解决复杂的数学问题，耗费大量的算力（比较耗电）来限制提案个数。从概率上来讲，即使有人想搞破坏，也要付出比绝大数诚实节点多的算力才能达到结果。由于比特币是全球节点参与工作，因此搞破坏是需要付出巨大代价的。但严格意义上来讲，比特币没有办法完全杜绝作恶。比如现在各大矿池已经拥有了绝大多数的算力，一旦他们联手，有可能又变成了另外一种中心化机构。

DPOS（Delegated Proof of Stake）是采用投票选举的方式产生共识参与者，理论上任何人都可以参与共识机制，同时DPOS使用经济惩罚的方式来制约做恶者。我们前面提到的EOS就是采用这种共识机制，采用股权代理证明方式可以极大程度上提升区块链的交易效率，但却限制了节点的数目，在某种程度上无法避免被中心化。

因此，在这个世界，绝对的去中心化其实是不存在，区块链的真正意义是在于节点的自由。在区块链世任何人都可以随时参与，也可以随时撤离，不需要受制于其它节点控制。区块链世界才是西方国家这么多年倡导的自由、民主的社会，在真实的世界里所谓的自由、民主是不存在的，但区块链这项技术却可以极大程度上加速人类文明的进度。