区块链:科普：浅谈POW/POS共识机制-ODAILY_数字货币

在前面的文章中，我们科普了挖矿的原理和应用，那么如何在区块链中确保交易的准确性和有效性呢？

让我们再次回到特定的情境中。在传统的金融系统里，A向B转账了一笔钱，这个行为会被保存在银行数据库里，也就是交易数据的真实性由银行这样的传统机构保证，以他们的记录为准。但是在比特币系统中，可能有的节点记录了A向B转账的事情，有的节点没有记录，那系统到底如何确认这笔转账的真实性呢？

于是通过一个合适的共识机制，让整个系统能做出统一的决定，就很重要了。

相信这时候有人会提出，这不是很简单吗，让所有人投票，少数服从多数就好了！

动态 | 报告：区块链等热点词促使童书科普百科类成交额同比增速最高:近日，京东图书与艾瑞咨询联合发布了《2019中国图书市场报告》。报告指出，AI、5G、区块链、机器人、VR、智能家居、AR这些热点词，不断点燃科技热潮，科技在改变大众生活的同时，也吸引了越来越多家长的关注，从小培养孩子对科技的兴趣和热爱。因此童书中科普百科类成交额同比增速最高，占比将近40%。[2020/1/8]

可是世界毕竟没有那么单纯。1982年，LeslieLamport等在论文《TheByzantineGeneralsProblem》中提出了这样一个问题：

动态 | 新浪财经：官媒针对区块链的报道从科普宣传转向打假监管:据新浪财经今日消息，“1025新政”满月，一个月间，官媒对区块链的态度风向已转。据11月初的一项统计，七家党媒在新政一周内发布了65篇直接相关报道，当时文章中的关键词是数据、产业、安全、创新等，大量文章偏向于科普区块链的概念以及应用介绍，提醒警惕虚拟货币炒作的仅有3篇。近期，官媒的批评焦点则纷纷指向借区块链之名进行的虚拟货币发行和炒作行为。据统计，新华网、人民网收录转载的，以打击虚拟货币或揭露假借区块链行为主题的文章，自10月25日到11月25日午间，共28篇；其中，11月19日至11月25日的一周内就高达15篇。这些文章主要围绕三个观点展开：厘清区块链和虚拟货币的关系，说明二者概念不等；打击伪“区块链”局，或是虚拟货币局揭露；提醒民众，区块链不能成为炒作的噱头，更不是行的招牌，需警惕此类活动，理性投资。[2019/11/26]

设想在中世纪，拜占庭帝国的几位将军各自带兵共同围困一座城市。这座城市的防守非常坚固，只有他们一起进攻才能攻下来。也就是说，他们要么一起进攻，要么一起撤退，否则都是灾难性后果。但是因为各位将军分处城市不同方向，没法坐在一起讨论，只能通过信使告诉彼此自己投票进攻还是撤退。于是，每位将军都是根据得到的所有别的将军的投票，做出自己进攻还是撤退的决定。

动态 | 央行官微旧文重发“再科普”：范一飞详解数字货币:据中国经济网消息，今日，央行官微公众号头条重新发布央行副行长范一飞在2018年1月25日题为《关于央行数字货币的几点考虑》的文章，对央行数字货币再次进行科普。同时，微信公众号第二条发布支付司副司长穆长春8月10日在第三届中国金融四十人伊春论坛上的演讲。近年来，各主要国家和地区央行及货币当局均在对发行央行数字货币开展研究，新加坡央行和瑞典央行等已经开始进行相关试验，人民银行也在组织进行积极探索和研究。[2019/8/21]

如果所有将军都是忠诚的，当然没有问题，根据大多数将军投票结果就好了。但是问题在于，将军中可能有叛徒。假设9位将军投票，4人投进攻，4人投撤退，剩下1人是叛徒，他选择告诉进攻的4人他投进攻，告诉撤退的4人他投撤退，那么结果就悲惨了。

财政部副部长朱光耀：数字经济还处在发展的过程中，要以科普、推动的态度来推进数字经济发展:今日，在中国发展高层论坛2018年会上，财政部副部长朱光耀表示：“数字经济还处在发展的过程中，要以科普、推动的态度来推进数字经济发展。也要关注数字经济的其他影响，包括税收征管、反监管措施等要跟上。”[2018/3/25]

所以需要有一种算法，以保证即使将军中有叛徒，忠诚的将军们依然能通过多数决来做出决定，也就是拜占庭容错。这并不容易。直到1999年，MiguelCastro和BarbaraLiskov提出了实用拜占庭容错算法，能够实现只要叛徒不超过三分之一，忠诚的将军们就一定能达成一致结果。这已经是非常好的成绩。

直到中本聪提出比特币，拜占庭将军问题的解决终于有了一种新的思路。我们这里不讨论技术算法和结构，简单来说，中本聪的思路就是，如果要做叛徒，攻击整个网络，需要付出相应的成本，而这个成本在比特币的PoW工作量共识机制下，就是要掌握整个网络50%以上的算力——换句话说，有50%以上的叛徒才行，这是比PBFT高得多的容错率，而且大家可以想象一下这是多高的成本。接下来，绝妙的是，如果真的掌握那么大的算力的话，用这些算力维护网络获得的收益其实会高于破坏网络。

当然PoW机制虽然很健壮，但成本很高，有太多懂区块链不懂区块链的人批评比特币浪费了大量的算力以及产生这些算力的电、计算设备等。因此后来全世界的聪明人们研究出了不少替代PoW的共识机制，不过这些共识机制同样延续的中本聪的思路：作恶有成本，且成本高到还不如为善。

但是后续的这些共识机制也都有各自的问题。比方说，PoW之外最早也是最重要的PoS，由SunnyKing于2011年提出，它的原则是一个节点持有的币越多，越有机会产生下一个区块，也就是如果想要造假需要持有很大量的币。而既然造假者持有了那么多币，破坏网络的可信度就会造成资产的大量损失，这个损失极有可能是超过造假的收益的。

PoS相比PoW节约了大量的资源，但是对它的批评也很明显：这会造成富者越富，穷者越穷，然后用户会流失，新用户也不愿意加入。

即使在POS和POW之后，诞生了股份授权证明机制、按区块达成的投注共识、瑞波共识机制、秒级共识验证Pool验证池、广泛应用于联盟链共识的实用拜占庭容错机制、小蚁发布的授权拜占庭容错机制等各样共识机制，但是由于它们各自存在的中心化过强、过于依赖代币、容错性过差等缺点，截至目前，依然没有一种共识机制，能让大家都觉得信服。

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