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扣丁學(xué)堂帶你從零開(kāi)始學(xué)區(qū)塊鏈解析什么是共識(shí)機(jī)制

2018-08-16 16:58:39 1194瀏覽

在現(xiàn)如今，隨著區(qū)塊鏈培訓(xùn)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，已經(jīng)成為世界當(dāng)中引人注目的一們技術(shù)，我們應(yīng)該經(jīng)常聽(tīng)到一個(gè)詞叫做共識(shí)機(jī)制，很多人都說(shuō)，“盡管密碼學(xué)占了區(qū)塊鏈的半壁江山，但是共識(shí)機(jī)制卻是整個(gè)區(qū)塊鏈的靈魂?！澳敲垂沧R(shí)機(jī)制究竟是什么呢？

首先，專(zhuān)員先用較為通俗的話來(lái)簡(jiǎn)單的介紹共識(shí)機(jī)制的作用，其實(shí)共識(shí)機(jī)制就相當(dāng)于一個(gè)國(guó)家的法律法規(guī)，我們經(jīng)常會(huì)說(shuō)到要依法治國(guó)，遵守法律，法律維持了整個(gè)國(guó)家的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而在區(qū)塊鏈的世界中也是這樣，共識(shí)機(jī)制就是利用代碼和算法來(lái)保證了區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缰械母鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行。

從上面的簡(jiǎn)單介紹中，大家應(yīng)該就可以體會(huì)到整個(gè)共識(shí)的作用，在我的理解中，共識(shí)其實(shí)就是早已出現(xiàn)的分布式一致性協(xié)議，之前我們?cè)诮榻B《區(qū)塊鏈那些事？》的時(shí)候，我們提到過(guò)區(qū)塊鏈其實(shí)就是去中心化的分布式賬本，而在整個(gè)區(qū)塊鏈整個(gè)分布式系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)在同一時(shí)間收到交易，而如何對(duì)在幾乎相同時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)生的事物前后排序的，就涉及到區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共識(shí)機(jī)制。所以，共識(shí)機(jī)制其實(shí)就是在整個(gè)分布式的系統(tǒng)中幫助各個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)對(duì)事物的前后順序達(dá)成共識(shí)的一種算法，它保證了整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中由哪個(gè)節(jié)點(diǎn)寫(xiě)入交易，并且何時(shí)寫(xiě)入交易，而且一旦寫(xiě)入，又怎么保證如何不被其他節(jié)點(diǎn)所篡改，且受到其他節(jié)點(diǎn)的認(rèn)可達(dá)到整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的賬本一致性。

接著專(zhuān)員會(huì)分?jǐn)?shù)篇介紹幾種十分常見(jiàn)的共識(shí)算法，以便大家更好的對(duì)整個(gè)共識(shí)機(jī)制做一定的了解？

首先是最經(jīng)典也是現(xiàn)階段最多的工作量證明機(jī)制，也就是我們經(jīng)常說(shuō)道的POW(ProofofWork)算法，它也是最好被提出的共識(shí)機(jī)制，也被很好的運(yùn)用到了比特幣，萊特幣以及以太坊等知名的公鏈當(dāng)中去了。其實(shí)它就是我們現(xiàn)在社會(huì)的分配制度的一個(gè)數(shù)字化的體現(xiàn)方式而已，就是“按勞分配“，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是誰(shuí)付出的工作量多誰(shuí)拿到的收益也就更大，在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中這里的工作量就是你電腦的算力，也就是說(shuō)你電腦的性能。

POW的過(guò)程如下圖所示：

每個(gè)節(jié)點(diǎn)在處理交易數(shù)據(jù)的同時(shí)不斷的進(jìn)行哈希計(jì)算，求得一位小于網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值的哈希值，這個(gè)值成為nonce黃金數(shù)，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值就是我們所說(shuō)的難度值，也會(huì)隨著整個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的運(yùn)行而不斷調(diào)整。當(dāng)全網(wǎng)有一位礦工哈希出nonce時(shí)，他就會(huì)把自己打包的區(qū)塊公布出去，其他節(jié)點(diǎn)收到區(qū)塊驗(yàn)證區(qū)塊后就會(huì)一致性認(rèn)為這個(gè)區(qū)塊接到了區(qū)塊鏈上，就繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)區(qū)塊的打包和哈希計(jì)算。提供這種服務(wù)的過(guò)程就是“挖礦”。

假如是真的礦場(chǎng)，顯然在均勻分布的前提下，人們“挖礦”所得的比重與各自提供的算力成正比，通俗一點(diǎn)就是，能力越強(qiáng)獲得越多。

這個(gè)就是通過(guò)犧牲算力來(lái)保證了整個(gè)賬本的一致性，因?yàn)橛悬c(diǎn)時(shí)候會(huì)出現(xiàn)分叉，我們需要等待數(shù)個(gè)區(qū)塊鏈的確認(rèn)也能保證交易已經(jīng)唄寫(xiě)入網(wǎng)區(qū)塊鏈絡(luò)中去。但是仔細(xì)思考一下，也就是這種十分暴力又有簡(jiǎn)單的方法就保證了整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的合法性，而且整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的魯棒性十分優(yōu)秀，即使網(wǎng)絡(luò)中僅剩唯一的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，整個(gè)區(qū)塊鏈也能正常的執(zhí)行下去。最后通過(guò)POW也保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全性，如果說(shuō)有人想篡改或者修改整個(gè)區(qū)塊鏈歷史，需要掌握整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中51%的算法，而照現(xiàn)在比特幣或者以太坊等公鏈的情況來(lái)看，很難控制網(wǎng)絡(luò)中的51%的算力，基本是不可能達(dá)到的，并且從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來(lái)看，一個(gè)人要有一定的經(jīng)濟(jì)收益才會(huì)去干這個(gè)事情，干這個(gè)事情他的收益會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于他的付出，會(huì)使整個(gè)公鏈的價(jià)值不復(fù)存在，因此這種機(jī)制很好的保護(hù)了整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全且健壯的運(yùn)行下去。

通過(guò)上面的簡(jiǎn)單的介紹，我想我們大概的了解了整個(gè)POW的機(jī)制，也間接的了解了一點(diǎn)區(qū)塊鏈挖礦的機(jī)制，因?yàn)楣沧R(shí)和激勵(lì)機(jī)制在公鏈的角度本身就是分不開(kāi)的，在接下來(lái)的文章中我也會(huì)逐漸介紹其他的相應(yīng)的共識(shí)算法例如POS，DPOS、PBFT等等共識(shí)算法。還是那句話，作為一個(gè)區(qū)塊鏈技術(shù)從業(yè)者，我始終相應(yīng)區(qū)塊鏈技術(shù)可能會(huì)解決現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的某些痛點(diǎn)，堅(jiān)信區(qū)塊鏈會(huì)有更好的發(fā)展。

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