摘要：區(qū)塊鏈元年年，一個(gè)叫做中本聰?shù)纳衩刈骷野l(fā)表了一封名為的白皮書，奠定了比特幣的基礎(chǔ)，也完全改變了我們看待和理解貨幣的方式。

正如民謠像一杯酒，有故事的人聽不得。深夜失眠的我，無意翻起中本聰?shù)陌灼妥⒍藷o眠。今夜的我只醉心于技術(shù)，別問是真是假。

這是一篇關(guān)于區(qū)塊鏈基礎(chǔ)的筆記，涉及了我認(rèn)為對(duì)于初學(xué)者來說，想要進(jìn)一步深入前需要了解的最重要的幾個(gè)概念，概括如下圖：

在深入了解區(qū)塊鏈的技術(shù)細(xì)節(jié)之前，明白它為什么存在對(duì)理解它是很有幫助的。

區(qū)塊鏈技術(shù)，最早是在金融交易領(lǐng)域破土發(fā)芽的，但在這之前，金融交易系統(tǒng)已經(jīng)大體正常運(yùn)作了許多年。所謂變革的新技術(shù)，必定對(duì)既有領(lǐng)域中一些核心理念發(fā)起了沖擊，并提出了自己的解決方案。只在一個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的“興風(fēng)作浪”，充其量只能算作改進(jìn)，若說成是變革，那么這項(xiàng)技術(shù)的思想及提供的解決方案，必定能跨越多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)“興風(fēng)作浪”。

在我們探究金融交易系統(tǒng)的緣起流變之前，先埋下兩個(gè)問題。

金錢在整個(gè)金融系統(tǒng)中已無處不在，它到底有什么價(jià)值，讓人們不得不去使用它？

在當(dāng)前的金融系統(tǒng)中，有什么我們可以進(jìn)行改進(jìn)的方面？

假設(shè)我們回到金融交易的歷史源頭，來為人們?cè)O(shè)計(jì)搭建一套金融系統(tǒng)。首先得明白人們的現(xiàn)狀和需求：每個(gè)人都擁有屬于自己并可以提供給他人的產(chǎn)品或服務(wù)，同時(shí)也存在自己所稀缺的。為了均衡這種稀缺和富余，每個(gè)人可以對(duì)自己所擁有東西的價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，以及所要換取的東西進(jìn)行預(yù)期，這便是貿(mào)易的開始。

但以物易物的貿(mào)易存在一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)：交易雙方需要通過溝通談判，來確定交易時(shí)物品的價(jià)值。當(dāng)從小范圍內(nèi)的交易，擴(kuò)展到更大范圍的貿(mào)易時(shí)，相對(duì)公允的價(jià)格參考就需要被呼喚出來了。而像黃金這樣，存量稀缺有價(jià)值、屬性穩(wěn)定可長(zhǎng)存、體積不大便攜帶的物品，作為價(jià)格參考便再合適不過。更進(jìn)一步地，人們創(chuàng)造出貨幣代替了黃金。

由于貨幣屬于人造物，自然就需要對(duì)于基于此的交易進(jìn)行記錄和管理，已保證人們擁有財(cái)富的安全，于是銀行作為可信賴第三方便出現(xiàn)了。人們可在銀行中安全的存放金錢，信賴基于貨幣進(jìn)行的交易，這是非常有價(jià)值的。

同時(shí)不免想問，銀行又是如何做到這一點(diǎn)的呢？

當(dāng)一個(gè)有價(jià)值的創(chuàng)新，成為了日常生活中不可或缺的一部分時(shí)，它的實(shí)現(xiàn)原理與運(yùn)行機(jī)制，對(duì)于大多數(shù)使用者來說就會(huì)變的透明了。

可想而知，在全球貿(mào)易如此普遍的今天，銀行維持系統(tǒng)正常運(yùn)作，所需要的子系統(tǒng)及工具絕對(duì)成百上千。這里介紹其中一個(gè)重要的工具：分類賬，它記錄的交易信息包括：發(fā)送方、接收方、交易時(shí)間、交易額度。銀行可以利用分類賬記錄的信息做一些很酷的事情。比如，由于知道誰(shuí)有錢，誰(shuí)負(fù)債，以及擁有錢的數(shù)額，那么便可以確保互不認(rèn)識(shí)的交易雙方達(dá)成信賴。同時(shí)這也幫助解決了所謂的“雙花問題”，所謂雙花問題就是，某人將同一份筆錢花了不止一次。為使一個(gè)金融系統(tǒng)正常運(yùn)行，這種現(xiàn)象是不被允許的，因?yàn)槟憧梢韵胂螅@完全是在印鈔呀。銀行可以通過分類賬上的記錄，來避免雙花問題，因?yàn)殂y行知道第一次交易發(fā)生的時(shí)間，那么同筆錢第二次交易時(shí)就可以認(rèn)定為無效。

銀行作為可信賴第三方，對(duì)于金融交易信息的全知視角，便是我們長(zhǎng)期以來解決這個(gè)問題的一種途徑。但是區(qū)塊鏈技術(shù)提供了一種不同的，或許是更好的方式。因?yàn)楝F(xiàn)有的金融系統(tǒng)，不可否認(rèn)地依然存在著一些問題：

銀行在金融系統(tǒng)中的地位太過重要，它確定擁有我們所有的交易數(shù)據(jù)，但我們不確定銀行是否將這些數(shù)據(jù)同樣共享給我們，這樣是否真的合理呢？任何的不公，都是從信息不對(duì)稱開始的，你說呢。類似于銀行所用的分類賬，我們可以創(chuàng)建一個(gè)共享的分類賬來供所有人訪問。

解決一個(gè)問題的同時(shí)，總會(huì)有新的問題伴隨著產(chǎn)生。

所創(chuàng)建的共享分類賬，是否能達(dá)到與目前銀行同樣的安全與信任程度？

現(xiàn)在我們有一個(gè)轉(zhuǎn)賬需求要完成，可采用的途徑并非去銀行借記一種方式，還可以信用卡、支付寶、微信、PayPal等等。無論你選擇哪種，你都需要給他們提供相關(guān)必要的信息。而若當(dāng)你嘗試進(jìn)行更加復(fù)雜的交易時(shí)，可能涉及中間環(huán)節(jié)的公司也會(huì)越來越多，這必然會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用以及交易延遲。這也是區(qū)塊鏈技術(shù)嘗試解決的一點(diǎn)。

區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展迅速，想法和工具都會(huì)層出不窮，只有我們牢牢抓住目標(biāo)，我們才能做出明智的取舍。

區(qū)塊鏈現(xiàn)在已經(jīng)是一個(gè)跨越許多平臺(tái)和行業(yè)的熱門話題，每天都有許多更新層出不窮，如果我們要去對(duì)區(qū)塊鏈追根溯源，比特幣是一個(gè)不容忽視的里程碑。它的相關(guān)概念和想法影響著所有后來的其他區(qū)塊鏈應(yīng)用，所以我們可以通過了解比特幣，來明白它的核心思想，是如何幫助建立起今天所熟知的區(qū)塊鏈的。

比特幣使用塊的概念，來分組和驗(yàn)證交易信息，將若干個(gè)交易打包到一個(gè)塊中進(jìn)行管理。這個(gè)想法對(duì)比特幣乃至區(qū)塊鏈來說都非常重要，但卻不是比特幣首先提出來的，早在1991年，Haber和Stornetta 發(fā)表了一篇名為How to Time-stamp a Digital Document的論文，提出了一種驗(yàn)證文檔的新方式：采用文檔更新的時(shí)間戳，將不同的版本按此順序組成一個(gè)文檔連。如此看這兩位老鐵也算是區(qū)塊鏈的先驅(qū)了。

區(qū)塊鏈元年2008年，一個(gè)叫做中本聰（Satoshi Nakamoto）的神秘作家發(fā)表了一封名為Bitcoin: A Peer to Peer Electronic Cash System的白皮書，奠定了比特幣的基礎(chǔ)，也完全改變了我們看待和理解貨幣的方式。接著在2009年1月3日，中本聰發(fā)布了比特幣軟件，同時(shí)將第一個(gè)比特幣帶到了這個(gè)世界。

中本聰?shù)倪@篇白皮書真是讀一讀神清氣爽，開篇第一句就開始描述，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)如何繞過對(duì)中心化銀行的需求。通篇談及了交易、時(shí)間戳、工作量證明、網(wǎng)絡(luò)以及許多關(guān)于比特幣如何運(yùn)作的概念，或許目前你對(duì)于這些概念的技術(shù)細(xì)節(jié)還不是很清楚，不過沒關(guān)系，當(dāng)我們初次面對(duì)一個(gè)新技術(shù)的時(shí)候都這樣。

讓我們懷著以下問題，繼續(xù)往下探索：

比特幣嘗試在解決什么問題？

它提出了怎樣的解決方案？

開發(fā)這個(gè)新系統(tǒng)都用到了什么組件？

目前我們對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的起心動(dòng)念，已經(jīng)有了一個(gè)大體的了解。接下來我們逐一簡(jiǎn)介，上圖區(qū)塊鏈框架中的各部分組件，首先是哈希和一個(gè)特殊的哈希函數(shù)SHA256。

哈希值可以被當(dāng)做是信息的數(shù)字指紋，它是由字母和數(shù)字組成的唯一字符串，用以代表或者說是對(duì)應(yīng)一組數(shù)據(jù)，哈希函數(shù)的作用，就是完成給定數(shù)據(jù)到唯一哈希值得映射。SHA256是一個(gè)特殊的哈希函數(shù)，SHA是Secure Hashing Algorithm的縮寫，256表示其輸出的哈希值是256位的。除此之外還有許多不同的哈希函數(shù)，比特幣從中選擇了SHA256函數(shù)，來計(jì)算區(qū)塊鏈上每個(gè)區(qū)塊的哈希值，這樣做的原因是方便對(duì)區(qū)塊的引用，以及完整性的校驗(yàn)。更詳細(xì)的使用方式可以參考JS類庫(kù)crypto-js。

為了理解哈希值是如何將數(shù)據(jù)組成為鏈的，我們需要對(duì)區(qū)塊和區(qū)塊鏈的概念有更多一點(diǎn)的了解。

如字面意思，區(qū)塊就是保存區(qū)塊鏈上一定量交易信息的容器。如前所述，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)在網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)所有交易記錄的共享分類記賬單，當(dāng)我們讓它無限地運(yùn)行下去時(shí)，就意味著這個(gè)記錄所有交易的賬單會(huì)變得非常龐大。那么將所有的記錄作為一個(gè)整體來使用或管理，都會(huì)非常困難，明智的方法便是化整為零，來存儲(chǔ)這些交易信息于許多個(gè)小區(qū)塊中。

那這樣包含數(shù)量有限交易信息的小區(qū)塊長(zhǎng)什么樣呢？一個(gè)區(qū)塊大體分為主體和頭部，交易信息存儲(chǔ)在主體中，而頭部包含了一些額外信息諸如：

前一個(gè)區(qū)塊的哈希值。各個(gè)區(qū)塊也就是通過該值相連構(gòu)成鏈狀結(jié)構(gòu)的。

區(qū)塊被創(chuàng)建的時(shí)間戳。每個(gè)區(qū)塊創(chuàng)建的時(shí)間，能夠幫助我們確定某項(xiàng)交易生效的時(shí)間，這將有效地解決前面講到的雙花問題。

Merkle root。是一個(gè)代表區(qū)塊中每個(gè)交易的哈希值。一個(gè)哈希值如何代表區(qū)塊中所有的交易呢？這里的騷操作是這樣的：所有的交易對(duì)象兩兩取哈希值，然后再對(duì)得到的哈希值再兩兩取哈希值，以此類推，所得到的最后一個(gè)哈希值即是Merkle root，說白了就是一個(gè)二叉樹的根節(jié)點(diǎn)。這么做的原因是，可以快速查找出區(qū)塊中不一致的交易，不一致的產(chǎn)生可能是因?yàn)閭鬏敁p壞或篡改。

Nonce隨機(jī)數(shù)。在創(chuàng)建區(qū)塊時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中可能會(huì)存在許多個(gè)體同時(shí)發(fā)起請(qǐng)求，想要?jiǎng)?chuàng)建該區(qū)塊，這其實(shí)就是所謂的“挖礦”，那么區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)該如何決定由誰(shuí)來創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊呢？這就是所謂的創(chuàng)建區(qū)塊的復(fù)雜度問題。解決方案的關(guān)鍵就是這個(gè)隨機(jī)數(shù)，比特幣系統(tǒng)要求每個(gè)想要?jiǎng)?chuàng)建下一個(gè)區(qū)塊的請(qǐng)求方，都要提供一個(gè)特定的哈希值，這個(gè)哈希值由區(qū)塊所包含的內(nèi)容blockData和這個(gè)隨機(jī)數(shù)nonce，即SHA256({ blockData, nonce})，通過哈希函數(shù)計(jì)算得到。額外的要求是，所得到的哈希值需要以特定數(shù)量0開始，這就需要重復(fù)的取哈希值一遍又一遍的計(jì)算，直到滿足要求。也可以看出，該特定哈希值開頭要求得0數(shù)量越多，創(chuàng)建該區(qū)塊的復(fù)雜度就越高，反之亦然。

區(qū)塊大小。顧名思義，就是一個(gè)區(qū)塊能存儲(chǔ)信息的大小，這是由開發(fā)者在區(qū)塊鏈創(chuàng)建時(shí)定下來的，當(dāng)一個(gè)區(qū)塊寫入的交易信息達(dá)到該區(qū)塊大小的限制時(shí)，就是該創(chuàng)建新區(qū)塊的時(shí)候了。

區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)共享數(shù)字分類賬，它包含了發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)上的所有交易的歷史信息，存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的信息永久保存且不可改變。構(gòu)成區(qū)塊鏈的兩個(gè)重要因素是：區(qū)塊和哈希值，每一個(gè)區(qū)塊包含自己的哈希值，以及一個(gè)指向前一個(gè)區(qū)塊的哈希值，通過哈希值將所有區(qū)塊按照創(chuàng)建順序連接成區(qū)塊鏈。

區(qū)塊鏈這種由哈希值鏈接而成的結(jié)構(gòu)，帶來了一個(gè)有趣的性質(zhì)：不易更改。當(dāng)想要更改一個(gè)區(qū)塊的內(nèi)容時(shí)，由于哈希值得完整性，該區(qū)塊的哈希值也必將更改，又由于該區(qū)塊的下一個(gè)區(qū)塊的頭部中，包含了指向該區(qū)塊的哈希值，后繼區(qū)塊哈希值的計(jì)算包含了指向前序區(qū)塊的哈希值，前序區(qū)塊哈希值得更改，就必然連鎖的更改所有后繼的哈希值。

區(qū)塊鏈不易更改的性質(zhì)，造就了其安全性。

運(yùn)行區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)比較特殊，叫做分布式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。為了能夠清楚地理解，就字面可以拆成兩塊來看：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和分布式網(wǎng)絡(luò)。

所謂點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，就是允許網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以相互直接通信，而不需要通過什么中心化的節(jié)點(diǎn)。舉些例子，微信，Google的環(huán)聊，Skype都屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。而分布式網(wǎng)絡(luò)，允許在許多用戶間進(jìn)行信息傳遞。這樣的定義，我第一次看到也很費(fèi)解，為了更好地理解，最好的方法論就是比較與鑒別。我可以把中心化網(wǎng)絡(luò)，非中心化網(wǎng)絡(luò)以及分布式網(wǎng)絡(luò)拿到一起來看。但在細(xì)看之前，需要明白一點(diǎn)，每一種網(wǎng)絡(luò)都有他們各自的優(yōu)勢(shì)和使用場(chǎng)景，我們?cè)趨^(qū)塊鏈中采用分布式網(wǎng)絡(luò)，只是由于比較來看，分布式網(wǎng)絡(luò)更適合于區(qū)塊鏈應(yīng)用。

在中心化網(wǎng)絡(luò)中，所有的信息都集中于一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，其他節(jié)點(diǎn)都與中心節(jié)點(diǎn)相連。可以拿圖書館的例子來類比，將所有圖書都集中保存在唯一的一個(gè)圖書館中，人們需要查閱資料或借閱圖書，都來這個(gè)圖書館就好。好處是書籍與資料集中后便于管理，但問題也是顯而易見的：其一，容災(zāi)性較差，假如這個(gè)唯一的圖書館失火或遭到破壞，由于所有信息只有這里獨(dú)一份，損失后便無法恢復(fù)。其二，對(duì)于用戶來說，非常不方便，所有人都需要到圖書館才能獲取信息，無論你在何處。

于是就有了非中心化網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)方案，備份出全部或部分圖書館中的資料，建立多個(gè)地區(qū)或區(qū)域性的圖書館，這樣便有了一定的災(zāi)備性。而分布式網(wǎng)絡(luò)，則是把這個(gè)思路做到了極致。不需要圖書館了，每個(gè)人家里書架擺上50來本樹，如果沒有的話再相互借。把上述例子中的圖書換成交易數(shù)據(jù)，就是我們比特幣網(wǎng)絡(luò)的樣子，每個(gè)節(jié)點(diǎn)雖然不一定存儲(chǔ)了所有的數(shù)據(jù)，但是通過這個(gè)分布式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，他們可以獲取到區(qū)塊鏈的所有數(shù)據(jù)。

我們隨時(shí)的起心動(dòng)念都可以產(chǎn)生一個(gè)交易，但這并不意味著網(wǎng)絡(luò)處理交易的速度，能夠?qū)崟r(shí)的跟上交易產(chǎn)生的速度。也就是說，一定時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生交易的數(shù)量可能會(huì)超過網(wǎng)絡(luò)處理交易的數(shù)量，那么對(duì)于那些暫時(shí)未確認(rèn)寫入?yún)^(qū)塊鏈的交易，就需要一個(gè)地方來存儲(chǔ)這些信息，這個(gè)地方就叫做：內(nèi)存池。

交易信息被寫入?yún)^(qū)塊之前，需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的確認(rèn)與驗(yàn)證，這個(gè)工作是由區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中一些叫作“礦工”的節(jié)點(diǎn)來完成的。具體到如何挖礦稍后介紹，這里先大致有一個(gè)概念。

blockchain.info這個(gè)站點(diǎn)提供了一些比特幣區(qū)塊的專業(yè)服務(wù)以及加密貨幣錢包，除此之外，還有一些區(qū)塊狀態(tài)的神仙圖標(biāo)可以免費(fèi)查看。比如我們可以來關(guān)注一下，當(dāng)前未確認(rèn)的區(qū)塊情況：

圖中和日期一行的字符串，是一條交易的哈希值；和綠色箭頭一行的字符串，是交易雙方的錢包，可以類比電子郵箱，只不過這里是用來發(fā)送比特幣的。

一條交易信息離開內(nèi)存池的原因，除了由礦工校驗(yàn)過后加入?yún)^(qū)塊，還有一些其他原因：

一條交易信息在內(nèi)存池中停留的過久，若超過14天還沒有被礦工寫入?yún)^(qū)塊，則會(huì)被移除。

在內(nèi)存池的堆棧中，所有的交易都是按照小費(fèi)的大小，由高到低排序的。當(dāng)內(nèi)存池的存儲(chǔ)空間達(dá)到上限的時(shí)候，此時(shí)來了一個(gè)小費(fèi)大于目前內(nèi)存池中最少小費(fèi)的交易，那么小費(fèi)值最少的交易將會(huì)被移除內(nèi)存池。這個(gè)小費(fèi)的額度，是是由發(fā)起交易的人確定的，如果希望自己的交易信息被礦工更早的寫入?yún)^(qū)塊，可以適當(dāng)提高小費(fèi)值。當(dāng)然并不是不給小費(fèi)，你的交易信息就不會(huì)寫入，這要看節(jié)點(diǎn)的具體情況。

如果區(qū)塊中已經(jīng)有了該交易信息，在寫入驗(yàn)證階段，會(huì)將重復(fù)的交易信息移除內(nèi)存池。

如果將要寫入的交易信息，和目前區(qū)塊鏈中的交易存在沖突，也將會(huì)被移除。

先來看一個(gè)著名的問題：“拜占庭將軍問題”。假設(shè)有9個(gè)拜占庭的將軍，各自領(lǐng)著一支軍隊(duì)圍著一座城的不同方位，他們之間彼此物理隔離，只能通過傳令兵進(jìn)行通信。他們需要達(dá)成共識(shí)到底是攻打還是撤退，要么一同攻打要么一同撤退，如果有一支軍隊(duì)和其他軍隊(duì)行動(dòng)不一致，都會(huì)造成失敗。同時(shí)這其中還有更復(fù)雜的因素，或許有某個(gè)將軍已經(jīng)叛變了，但其他人還不知道，這就意味著叛變的將軍會(huì)破壞這次決議的投票；同時(shí)負(fù)責(zé)消息傳遞的傳令兵，在路上也可能發(fā)生不可測(cè)的狀況，而導(dǎo)致送達(dá)的信息失真，也可能壓根沒送到。

我們將將軍換成區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)場(chǎng)景中面對(duì)的問題是類似的，我們需要一種策略來幫助建立，在通信沒那么穩(wěn)定順暢的情況下用戶之間的信任。這便是所謂的共識(shí)機(jī)制，達(dá)成這個(gè)目的有許多備選的算法，比如工作量證明，股份證明等等。

工作量證明最早是比特幣提出的一種解決“拜占庭將軍問題”的方案，基本思想就是利用，前面談到的區(qū)塊頭部中那個(gè)隨機(jī)數(shù)以及哈希值，計(jì)算出這個(gè)有著特定數(shù)量0開頭的哈希值比較困難，也就意味著你在為這件事情付出成本（人們往往會(huì)為自己付出成本做的事情負(fù)責(zé)任，反之如果沒有任何成本約束，你說你認(rèn)真負(fù)責(zé)，我信你個(gè)鬼），同時(shí)還需要網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證起來比較容易，這樣可行性才會(huì)高。

嘗試解題計(jì)算這個(gè)特定哈希值的節(jié)點(diǎn)稱作礦工，礦工挖礦解題的過程會(huì)消耗計(jì)算機(jī)的電量，如果你在諸多節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)計(jì)算中，獲得了下個(gè)區(qū)塊寫入?yún)^(qū)塊鏈的資格，那么你消耗的電量是值得的。同時(shí)可想而知，那些沒有競(jìng)爭(zhēng)成功的節(jié)點(diǎn)，所消耗的電量真的就是打水漂了。

那為什么有那么多節(jié)點(diǎn)前仆后繼地要參與到這場(chǎng)算力的競(jìng)爭(zhēng)中呢？因?yàn)楂@得資格成功寫入?yún)^(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)，會(huì)獲得比特幣網(wǎng)絡(luò)獎(jiǎng)勵(lì)的比特幣，并且這是網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生新比特幣的唯一方式。當(dāng)然礦工除了從這種方式獲得比特幣外，他還可以從發(fā)生的交易中收取小費(fèi)。

工作量證明存在的問題：

高昂的電費(fèi)；

礦工對(duì)于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源的壟斷，間接的也會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的中心化趨勢(shì)；

第一個(gè)問題如前所述，對(duì)于第二個(gè)問題，具體來說，由于解出特定哈希值問題快慢的概率，和幾點(diǎn)擁有的計(jì)算資源大小成正比。也就是說，你擁有越多的資源你就越容易獲得寫入下一個(gè)區(qū)塊的資格，也就意味著你獲得比特幣獎(jiǎng)勵(lì)的概率越大。利益的驅(qū)使下，全網(wǎng)的算力資源就會(huì)逐漸傾向聚集到少數(shù)人身上。

股權(quán)證明是另一種共識(shí)機(jī)制算法，這種機(jī)制中沒有礦工，也不需要投資計(jì)算設(shè)備用以挖礦獲得數(shù)字貨幣，因?yàn)閺囊婚_始所有的數(shù)字貨幣就已經(jīng)存在了。取而代之的角色叫做驗(yàn)證者，或者股東，為了驗(yàn)證交易和創(chuàng)建區(qū)塊，股東需要使用他們的數(shù)字貨幣進(jìn)行下注，如果他們驗(yàn)證了一個(gè)虛假的交易，他們將失去所下注的數(shù)字貨幣，以及未來參與驗(yàn)證的機(jī)會(huì)，這將會(huì)驅(qū)策系統(tǒng)只驗(yàn)證正確的交易。

在股權(quán)證明機(jī)制中，下注越大的股東，獲得寫入下個(gè)區(qū)塊資格的概率越大。驗(yàn)證者將會(huì)按照其下注的比例獲得數(shù)字貨幣作為獎(jiǎng)勵(lì)，這就會(huì)引出一個(gè)問題，對(duì)于一個(gè)雞賊的驗(yàn)證者，如果他同時(shí)對(duì)多個(gè)區(qū)塊進(jìn)行下注，那么在最后他也并不會(huì)損失什么？這無疑是一個(gè)潛在的問題，所以網(wǎng)絡(luò)的策略是對(duì)在錯(cuò)誤支鏈上下注的驗(yàn)證著給予處罰，或者對(duì)在所有可能的支鏈上下注的驗(yàn)證者給予處罰。

誰(shuí)在使用股權(quán)證明機(jī)制：

以太坊

Dash，也是股權(quán)證明的先驅(qū)之一，它建立在核心比特幣平臺(tái)之上，同時(shí)增加了隱私和快速交易的特性。

List，旨在允許開發(fā)人員創(chuàng)建自己的非中心化應(yīng)用程序，功能類似于以太坊和NEO，同時(shí)允許開發(fā)者使用JavaScript。特殊的是，Lisk的共識(shí)機(jī)制叫做委托的股權(quán)證明，網(wǎng)絡(luò)中只有前101個(gè)委托者可以下注，而這些委托者是系統(tǒng)隨機(jī)選出來的。

Delegated Byzantine fault tolerance，簡(jiǎn)稱DBFT，是一種基于給不同節(jié)點(diǎn)賦予角色來協(xié)調(diào)共識(shí)的一致性算法。

DBFT同樣沒有礦工角色的節(jié)點(diǎn)，取而代之的是將節(jié)點(diǎn)分成了普通節(jié)點(diǎn)和共識(shí)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中的絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)屬于普通節(jié)點(diǎn)，只能進(jìn)行轉(zhuǎn)化或交易資產(chǎn)，但是他們不能參與到區(qū)塊的驗(yàn)證；只有共識(shí)節(jié)點(diǎn)有權(quán)驗(yàn)證寫入?yún)^(qū)塊鏈中的每個(gè)區(qū)塊，它相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)的代表，類似于我天朝的人民代表制度。普通節(jié)點(diǎn)可以轉(zhuǎn)變成共識(shí)節(jié)點(diǎn)，但不同的平臺(tái)需要滿足的轉(zhuǎn)變標(biāo)準(zhǔn)又太一致。

當(dāng)決定往區(qū)塊鏈寫入新區(qū)塊的時(shí)候，會(huì)從所有的共識(shí)節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選取一個(gè)負(fù)責(zé)寫入。在Neo中，這個(gè)被選出來寫入?yún)^(qū)塊的共識(shí)節(jié)點(diǎn)叫做speaker（報(bào)告人），其余共識(shí)節(jié)點(diǎn)叫做delegates（代表）。在報(bào)告人創(chuàng)建出一個(gè)新區(qū)塊后，并將它提交給諸位代表，如果有2/3的代表證明通過，則這個(gè)新區(qū)塊就被加入到區(qū)塊鏈中；如果沒有被證明通過，被選擇的報(bào)告人節(jié)點(diǎn)將變成普通的代表，新的報(bào)告人節(jié)點(diǎn)會(huì)被重新選擇。

DBFT對(duì)比工作量證明更快且消耗的資源更少，同時(shí)避免了股權(quán)證明可能會(huì)出現(xiàn)的區(qū)塊鏈分叉現(xiàn)象，這并不是說DBFT就完美無缺了：

我們假定有一個(gè)不誠(chéng)實(shí)的報(bào)告人節(jié)點(diǎn)存在(這是可能發(fā)生的，因?yàn)閳?bào)告人節(jié)點(diǎn)是從所有共識(shí)節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選取的），如果發(fā)生了，那么網(wǎng)絡(luò)就需要依賴誠(chéng)實(shí)的代表節(jié)點(diǎn)數(shù)量能過超過2/3。

很難避免代表節(jié)點(diǎn)存在行為上的欺詐，系統(tǒng)會(huì)將代表的歷史行為數(shù)據(jù)，公開給所有選民進(jìn)行查看。

總的來說，目前還沒有完美的共識(shí)機(jī)制，目測(cè)以后也不可能會(huì)有，因?yàn)檫@需要根據(jù)具體的需求和使用場(chǎng)景進(jìn)行權(quán)衡。同時(shí)了解新出現(xiàn)的區(qū)塊鏈應(yīng)用，所提出自己的共識(shí)機(jī)制，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)，是很開眼界且有趣的。