由浅入深学通证经济006

区块链中的共识机制

上篇文章我们提到过，工作证明在区块链中发挥着不可替代的重要作用，这是区块链中数据增长的要点，只有经过工作证明的数据才可以加入区块链中来，这是一项必须经过的过程，这就是区块链中的一种共识机制。今天，我们先来简要介绍一下什么是共识，并通过实例理解这种去中心化的机制。

那么，首先要提出的问题是——什么是共识机制？

共识，就是在去中心化的分布式系统中，让众多节点达成的共同承认并遵守的“法律”，工作量证明机制（PoW）和股权证明机制（PoS）是在区块链中被广泛使用的共识机制，我们在今后的文章中会做详细的阐述。

其中，工作量证明机制(Proof of Work)，简称PoW，简单来说就是用来对已经完成的工作量进行官方承认的证明，这是所有节点达成的共识，它是一个用来进行分布式通信时间机制。PoW是比特币系统所使用的机制，同时被所有需要挖矿得到数字货币的区块链系统所通用的一种机制。

股权证明机制（Proof of stake），简称PoS，与PoW的区别在于，它是一种股权证明，并不需要挖矿来获取数字货币。

在分布式通信系统中，因为缺乏权威性的中心机构的协调，所以各个个体之间缺乏信任机制，无法做到时间工作上的统一规定。因此，需要一种机制来保证所有个体的各项权益，在这种机制下，所有个体的工作按照统一的标准进行认定，这样就会建立一个安全可信任的工作环境保障大家的工作顺利进行，这个统一的标准就是共识，工作证明就是这样的一种共识机制，这是区块链能够去掉中心机构的核心机制。我们来举个例子说明如何理解这种机制的存在。

比特币作为区块链技术的典型应用，它是区块链特征的完整体现。那我们先从比特币工作机制来看一下工作证明的运行原理。其实，工作证明在本质上解决的是信任问题。对于中心化的系统来说，信任问题由中心化的机构来解决。比如说，在原始社会时期，人们是以物易物来进行商业生活的。为解决以物易物的不便之处，慢慢开始有了货币来衡量价值。在人人都想抬高自己所持有物的价值，同时不相信其他人所持有物的价值的时候，货币由谁来制作并发行呢？

实际上，这是由政府来进行控制的。政府发行货币，货币的地位由政府和法律来确认，并且由于政府的权威性，人民信任政府，因此货币的地位被国家的人民所接受，政府保障货币正常的流通，并进行宏观调节。在货币领域，没有其他机构和个人有权力发行，也没有足够的公信力保障货币的价值及货币的流通，这种中心化的生活虽然在一定程度上损失了某种自由度，但是货币流通的规范化得以保障，人们可以获得稳定及安全的使用环境，这是中心化的机构带给我们的利与弊。

但是，当中心化的机构不存在的时候，就像是没有了政府保障货币的正常发行及流通过程，那么怎样界定事物的价值呢？比特币就提出了去中心化的解决方案——“无信任的共识（Trustless Consensus）”。

在比特币系统中，用户之间最常见的活动就是比特币交易，在交易过程中，虽然双方是陌生的，但是在缺乏信任的情况下，仍然可以实现正常的交易活动。比特币系统有一个共享的账本，即比特币系统的区块链数据库，这个账本上记录了所有的比特币相关信息，比特币账户的存款及所有的历史交易信息。通常情况下，在操作账本记账的时候，操作人有篡改的风险。为防止有人在账本上做手脚，比特币将账本共享给所有节点保存，这些节点就是“矿工”，同时他们持有比特币账户。当有新的交易信息出现的时候，比特币系统会让矿工来进行记账，因为这里面还存在着安全风险，记账就要用一些条件和规则进行约束，也就是说需要一种共识机制来证明这里面的权威性，这就是工作量证明机制（PoW）。只有通过该机制的信息才被承认增加至原有的账本中，也就是形成区块链中的新的区块链接至原有的系统中。

为了保障这种安全机制，就形成了比特币系统中的挖矿活动，所有矿工为争取奖励而充当记账人，这消耗了大量的硬件和电力成本，也是去中心化所付出的代价。

在下面的文章中，我们将继续介绍工作量证明机制（PoW）和股权证明机制（PoS）这两种机制详细的运作过程，敬请期待。