比特幣共識機制的思考

一:共識

   在一個所有參與者都認識並且信任(通過CA 驗證機構頒發的認證資料)的商業網絡中,交易被校驗並進行提交到共享賬本中需要通過多種多樣的共識方式,包括以下:

1) 工作量證明:爲了驗證該交易,驗證者需要獲得這個網絡價值的一大部分。使得攻擊需要耗費很多的能力價值,這樣來避免攻擊。

2) 多項簽名:需要大多數的驗證者的簽名支持,那麼這個交易有效。

3) PBFT:共識算法,解決網絡參與者出現和其他參與者意見不同的情況。

二:工作量證明

   在比特幣網絡中,因爲是個公有鏈,所有的參與者都是匿名不可知的,其中一個交易的提交花費是很大的。在比特幣網絡中是通過工作量證明來取得共識的。這個網絡中的每個參與者都有一份賬本的複製,他們依靠自身的賬本的當前版本去解決一個很複雜的難題。當第一個參與者解決出來難題,那麼它就勝利了,其他的參與者就要將自己的賬本與勝利者進行同步。最好的情況是大部分的參與者都勝利了,因爲這說明大部分的算力都去解決這個問題去了。

   工作量證明適合公有鏈的共識,例如比特幣,但是他話費了大量的計算機能力和電力,這使得達成共識是成本很高的。這種達成共識的方式在一個所有參與者都知道彼此的商業網絡中是成本很高且不必要的。

三:競爭記賬和激勵機制

中本聰設計的比特幣區塊鏈通過競爭記賬的方式解決了去中心化的記賬系統的一致性問題

  前面提到,節點可以理解爲接入系統中的計算機,而所謂的競爭記賬,就是以每個節點的計算能力即“算力”來競爭記賬權的一種機制。在比特幣系統中,大約每十分鐘進行一輪算力競賽(算力大小會決定贏得一輪競爭的概率,算力高的節點贏得算力競爭的概率更大),競賽的勝利者,就獲得一次記賬的權力,這樣,一定時間內,只有競爭的勝利者才能記賬並向其他節點同步新增賬本信息。

  那麼,在一個去中心化的系統中,誰有權判定競爭的結果呢?比特幣系統是通過一個稱爲工作量證明”(proof of work, POW)的機制完成的。舉個簡單的例子,比如說要生產一些玩具,早上起來我給你一些零件,晚上回來,看到需要的玩具擺在桌上,雖然我沒有從早到晚盯着你做玩具的過程,我也能確定你確實做了這麼多工作。這就是工作量證明簡單的理解——通過一個(人人都可以驗證的)特定的結果就能確認(競爭的)參與者完成了相應的工作量。(關於POW的機制與實現細節,會在接下來的文章中詳述)

  算力競爭是要付出成本的,沒有激勵,節點就沒有進行競爭的動力。在中本聰的設計裏,每輪競爭勝出並完成記賬的節點,將可以獲得系統給予的一定數量的比特幣獎勵[vii]。而這個獎勵的過程,同時也是比特幣的發行過程。這種設計相當巧妙 —— 它將競爭的激勵機制與貨幣的發行完美結合到一起,在引入競爭的同時,解決了去中心化貨幣系統中發行的難題。

  在這個系統中,每一個節點只需要根據自身利益行事。出於“自私”的目的進行的競爭,最終造就了保護系統安全的龐大算力基礎。在這樣精巧的安排下,比特幣獲得了越來越多的信任,和越來越高的價值,進而又吸引了更多的資源投入其中,成爲一個正向循環的經濟系統

正因爲比特幣通過區塊鏈的機制造就了這樣一個正向循環的經濟系統,纔會在沒有強大的中心化機構推動的情況下,自然的生長出來並發展壯大。

 

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