【原】《秒懂區塊鏈》|區塊鏈技術原理（上）

1.區塊鏈的共識機制

所謂共識機制，即一套讓參與者能形成共同認識的方法論。區塊鏈作為一個去中心化的分布式大賬本，沒有一個中心主體在負責體系的運轉，賬本怎么記？什么賬本才是大家確認的？諸如此類都需要由一個去中心化的機制來達成共識。所以共識機制至關重要，是區塊鏈技術的核心，共識機制對于一個區塊鏈系統來說就是它的靈魂，很大程度上決定了整個區塊鏈系統節點間的相互信任程度，也決定了其他使用者對于區塊鏈上數據的信任程度，還決定了一個區塊鏈系統“去中心化”的程度。

同時，共識機制設計好了，一是能夠保證網絡的安全，保證記賬的安全，免于遭受惡意攻擊；二是能夠讓社區很好的自己運轉，特別是在如何激勵方面，是否有好的設計是自治社區能否進入良性循環的關鍵。區塊鏈的共識機制主要有工作量證明機制、權益證明機制和股份授權證明機制。

2.工作量證明機制POW

工作量證明機制：POW( Proof of Work）一言以蔽之：干的多，得的多。POW是最經典的共識機制，由比特幣引入并使用。這個機制的本質就是消耗算力，因為解題沒有其他辦法，就是靠算力。而雖然解題耗費算力，但驗證答案是否正確卻很簡單。由于算力背后是經濟的成本，需要電費和礦機等支撐。這意味著要發起51%的算力攻擊需要巨大的能源和算力資源才能完成。

PoW是目前為止運行時間最長的共識機制，也是最久經考驗的共識算法，有較高的安全性，也是相對公平、去中心化的網絡。但也不是十全十美，尤其是在電力消耗和性能上。由于解題需要消耗大量的電力，全世界PoW算法所消耗的能源據統計已經超過愛爾蘭一個國家所消耗的電力。另外，PoW的機制為了保證安全性，在性能上也不能兼顧，它的擴展性備受詬病。每秒才7個交易，跟中心化每秒10萬以上的交易相比，完全無法媲美。基于PoW機制，比特幣很難成為網絡電子現金支付系統。

3.權益證明機制POS

權益證明機制：POS（Proof of Stake）簡而言之：持有越多，獲得越多。主要思想是節點記賬權的獲得難度與節點持有的權益成反比，相對于POW，一定程度減少了數學運算帶來的資源消耗，性能也得到了相應的提升，但依然是基于哈希運算競爭獲取記賬權的方式，可監管性弱。

由于POS無須通過消耗算力獲得記賬權，所以更環保。POS有驗證者，這些驗證者節點需要鎖定一定量的token，鎖定之后，就有權益的證明。一組驗證者輪流提議和投票下一個區塊的生成，而投票的權重取決于其持有token多少，權重越大，就越有話語權。POS的好吃達成共識速度快，更適合代幣固定的網絡，不會產生通貨膨脹，它的收益獎勵主要來自于用戶的交易；但也有不足，不是所有節點都愿意挖礦、永遠沒有最終性，需要檢查點機制來減緩這個問題、也容易產生分叉。

4.股份授權證明機制DPOS

股份授權證明機制DPoS，類似于人民代表大會制度，每個人民都有權力，但是他們會將其投票權授予一名代表出來代理他們行使權力，假如代表權力行使得不好，人民可能就會重選。DPoS解決了比特幣采用的傳統工作量證明機制（POW）以及點點幣和NXT所采用的股份證明機制（POS）的問題的同時，還能通過實施科技式的民主以抵消中心化所帶來的負面效應。

DPOS背后的基本原理：

1.給持股人一把可以開啟他們所持股份對應的表決權的鑰匙，而不是給他們一把能挖礦的鏟子。

2.最大化持股人的盈利。

3.最小化維護網絡安全的費用。

4.最大化網絡的效能。

5.最小化運行網絡的成本 (帶寬、CPU等)。

5.零知識證明

零知識證明指證明者能夠在不向驗證者提供任何有用的信息的情況下，使驗證者相信某個論斷是正確的。零知識證明實質上是一種涉及兩方或更多方的協議，即兩方或更多方完成一項任務所需采取的一系列步驟。證明者向驗證者證明并使其相信自己知道或擁有某一消息，但證明過程不能向驗證者泄漏任何關于被證明消息的信息。