網(wǎng)上有很多關(guān)于pos機(jī)解技術(shù),最全的區(qū)塊鏈技術(shù)原理的知識，也有很多人為大家解答關(guān)于pos機(jī)解技術(shù)的問題，今天pos機(jī)之家(m.afbey.com)為大家整理了關(guān)于這方面的知識，讓我們一起來看下吧!
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pos機(jī)解技術(shù)
一、區(qū)塊鏈的基本概念
區(qū)塊鏈（Blockchain）技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展離不開比特幣。首先，因為隨著比特幣的誕生，區(qū)塊鏈技術(shù)才得以公布于眾；其次，比特幣是截至目前區(qū)塊鏈技術(shù)最成功、最成熟的應(yīng)用案例。比特幣的概念由中本聰在2008年發(fā)表的論文《比特幣：一種點(diǎn)對點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》中首次提出。文中，中本聰將區(qū)塊鏈技術(shù)作為構(gòu)建比特幣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及交易體系的基礎(chǔ)技術(shù)，將比特幣打造為一種數(shù)字貨幣和在線支付系統(tǒng)，利用加密技術(shù)實現(xiàn)資金轉(zhuǎn)移，而不再依賴于中央銀行。比特幣使用公鑰地址發(fā)送和接收比特幣，并進(jìn)行交易記錄，從而實現(xiàn)個人身份信息的匿名。交易確認(rèn)的過程則需要用戶貢獻(xiàn)算力，共同對交易進(jìn)行共識確認(rèn)，從而將交易記錄到全網(wǎng)公開賬本中。用戶可以利用電腦、手機(jī)等發(fā)送或接收比特幣，并選擇交易費(fèi)用?，F(xiàn)有逾百種加密數(shù)字貨幣（未來幣、點(diǎn)點(diǎn)幣、萊特幣、狗狗幣等），比特幣約占所有加密數(shù)字貨幣市值的90%。
比特幣的區(qū)塊鏈畢竟是為比特幣體系的設(shè)計而定制，因此比特幣的區(qū)塊鏈技術(shù)并不等于區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)該是可以有更多種形態(tài)、更多種體系、更多種用途、更多種規(guī)格的技術(shù)，其概念為：區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫由一串使用密碼學(xué)方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)區(qū)塊有序鏈接而成，區(qū)塊中包含有一定時間內(nèi)產(chǎn)生的無法被篡改的數(shù)據(jù)記錄信息。區(qū)塊中包含數(shù)據(jù)記錄、當(dāng)前區(qū)塊根哈希（Hash）、前一區(qū)塊根哈希、時間戳以及其他信息（圖2-1）。數(shù)據(jù)記錄的類型可以根據(jù)場景決定，比如資產(chǎn)交易記錄、資產(chǎn)發(fā)行記錄、清算記錄、智能合約記錄甚至物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)記錄等。數(shù)據(jù)記錄在存儲過程中，通常組織為樹形式，比如默克爾樹，而區(qū)塊根哈希實際就是數(shù)據(jù)記錄樹的根節(jié)點(diǎn)哈希，為根據(jù)數(shù)據(jù)記錄樹自下而上逐步通過SHA-256等哈希算法計算得出。時間戳為區(qū)塊的生成時間。其他信息包括區(qū)塊簽名信息、隨機(jī)值等信息，也可根據(jù)具體應(yīng)用場景靈活定義。區(qū)塊鏈技術(shù)不是一種單一的技術(shù)，而是多種技術(shù)整合的結(jié)果，包括密碼學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)等。這些技術(shù)以特定方式組合在一起，形成了一種新的去中心化數(shù)據(jù)記錄與存儲體系，并給存儲數(shù)據(jù)的區(qū)塊打上時間戳使其形成一個連續(xù)的、前后關(guān)聯(lián)的誠實數(shù)據(jù)記錄存儲結(jié)構(gòu)，最終目的是建立一個保證誠實的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可將其稱為能夠保證系統(tǒng)誠實的分布式數(shù)據(jù)庫。在這個系統(tǒng)中，只有系統(tǒng)本身是值得信任的，所以數(shù)據(jù)記錄、存儲與更新規(guī)則是為建立人們對區(qū)塊鏈系統(tǒng)的信任而設(shè)計。誠實意味著系統(tǒng)可以被信任，正是商業(yè)活動和應(yīng)用推廣的前提，所以區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)被很多領(lǐng)域主流機(jī)構(gòu)看中并非是沒有理由的。因為有了區(qū)塊鏈技術(shù)，在一個誠信的系統(tǒng)里，可以省去許多煩瑣的審查手續(xù)，許多因數(shù)據(jù)缺乏透明度而無法開展的業(yè)務(wù)可以開展，甚至社會的自動化程度也將大幅提升。
近年來，包括高盛、摩根大通和納斯達(dá)克等金融機(jī)構(gòu)開始展開對區(qū)塊鏈技術(shù)的重點(diǎn)研究。這些機(jī)構(gòu)的金融業(yè)務(wù)大都具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、連續(xù)性強(qiáng)、自動化需求大、業(yè)務(wù)對信用度要求高等特點(diǎn)，跟區(qū)塊鏈的優(yōu)勢高度契合。同時，在供應(yīng)鏈金融中，由于物流、資金流和信息流的復(fù)雜安排會涉及眾多單據(jù)，因此使用電子商務(wù)平臺記賬會大大節(jié)省紙質(zhì)單據(jù)所需要的時間和成本，然而使用誰的電子商務(wù)平臺就成為一個大問題。如果使用利益相關(guān)各方自建的電子商務(wù)平臺，數(shù)據(jù)的真實性就很容易受到質(zhì)疑，而自建電子商務(wù)平臺往往耗資不菲；如果使用第三方的電子商務(wù)平臺，第三方的經(jīng)營穩(wěn)定性和信息安全性又難以保證，比如因財務(wù)、政策、網(wǎng)絡(luò)攻擊等各種情況引起不穩(wěn)定問題等，溝通協(xié)調(diào)成本和風(fēng)險也會大幅增加。區(qū)塊鏈技術(shù)的安全性、不可逆、不可篡改性和透明性都已經(jīng)得到了證明，如果能把供應(yīng)鏈金融業(yè)務(wù)直接建立在這樣已被證明其可靠性的區(qū)塊鏈上，將極大地降低安全和信用成本。所以，盡管目前電子商務(wù)平臺的使用已經(jīng)大大節(jié)約了成本，但如果能有一個具有公信力的類似區(qū)塊鏈公共信用系統(tǒng)，成本仍有進(jìn)一步節(jié)約的空間。從政府層面來說，這一點(diǎn)也很重要，因為提供值得大眾信任的系統(tǒng)本身就是政府職能的一部分。中國的資本運(yùn)用效率遠(yuǎn)低于美國的一個非常重要的原因就是社會的信用體系不健全、信息不透明、部門協(xié)調(diào)成本過高，且利益保護(hù)現(xiàn)象嚴(yán)重。如果能從技術(shù)上應(yīng)用區(qū)塊鏈，就可以用較低的成本打破這些阻礙，建立一個公開的社會公共信用系統(tǒng)，整個社會成本都將大幅降低，效率也將大幅提升，還便于監(jiān)管。透明的數(shù)據(jù)不僅將大大降低監(jiān)管部門的工作量（很大一部分工作量轉(zhuǎn)移給了社會監(jiān)督，任何異動都很難逃過眾人的眼睛），而且使得監(jiān)管部門的主要工作轉(zhuǎn)向治理，提升治理人性化和效率。
盡管使用區(qū)塊鏈技術(shù)所建立的系統(tǒng)本身是誠實可信的，但這并不意味著來自系統(tǒng)以外的輸入信息就是誠實的，更多的時候只是意味著區(qū)塊鏈誠實記錄并儲存了這些外部數(shù)據(jù)。比如認(rèn)證，認(rèn)證工作往往是在線下完成，即使區(qū)塊鏈能夠存儲文字、圖片甚至多媒體信息，也并不意味著那些信息都是真實的。這只意味著區(qū)塊鏈真實記錄并存儲了這些信息，防止被篡改，如果發(fā)生業(yè)務(wù)糾紛時可以作為憑證?？赡茉S多人沒有注意到這一點(diǎn)，自動化是區(qū)塊鏈技術(shù)的一個非常重要的特性，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)實際上就是一個接近于自動化或存在完全自動化可能性的網(wǎng)絡(luò)。這一點(diǎn)之所以重要，一方面，是因為自動化是金融機(jī)構(gòu)青睞區(qū)塊鏈技術(shù)的重要原因，金融交易需要網(wǎng)絡(luò)能夠自動記錄和存儲交易數(shù)據(jù)，也能夠允許參與者通過設(shè)置條件在網(wǎng)絡(luò)上自動進(jìn)行和完成交易；另一方面，區(qū)塊鏈技術(shù)在這方面提供的可能性為社會生產(chǎn)效率的大幅提升留下了廣闊的空間，也為智能合約等一系列高級應(yīng)用留下了充足的余地。在理想情況下，區(qū)塊鏈技術(shù)最終能夠同物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來。
總體而言，區(qū)塊鏈的發(fā)展體系可以劃分為四個象限。第一象限是比特幣區(qū)塊鏈；
第二象限是使用比特幣區(qū)塊鏈協(xié)議，但不使用比特幣貨幣的系統(tǒng)，比如萬事達(dá)幣、彩色幣、合約幣，以及采用合并挖礦的域名幣等；第三象限是同時使用獨(dú)立貨幣和獨(dú)立區(qū)塊鏈的系統(tǒng)，比如以太坊、瑞波、萊特幣和未來幣等；第四象限是側(cè)鏈，采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)但以比特幣作為底層貨幣的系統(tǒng)，如BTC Relay等。
（一）區(qū)塊鏈的分類
目前已知的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用大致分為三類。
1. 公共區(qū)塊鏈（Public Blockchain）：是指全世界任何人都可讀取、可發(fā)送交易進(jìn)行有效性確認(rèn)，任何人都能參與其共識過程的區(qū)塊鏈（共識過程是維持區(qū)塊鏈這種分布式數(shù)據(jù)庫一致性、準(zhǔn)確性的關(guān)鍵技術(shù)，將在后續(xù)章節(jié)詳細(xì)介紹）。區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)記錄公開，所有人都可以訪問，都可以發(fā)出交易請求，并通過驗證被寫入?yún)^(qū)塊鏈。共識過程的參與者通過密碼學(xué)技術(shù)共同維護(hù)公共區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的安全、透明、不可篡改。公共區(qū)塊鏈的典型應(yīng)用包括比特幣、以太坊等。
公共區(qū)塊鏈?zhǔn)峭耆植际降膮^(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)公開，用戶參與程度高，同時易于產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，便于應(yīng)用推廣。然而，系統(tǒng)的運(yùn)行需要依賴于內(nèi)建的激勵機(jī)制。公共區(qū)塊鏈上試圖保存的數(shù)據(jù)越有價值，越要審視其安全性以及安全性帶來的交易成本、系統(tǒng)可擴(kuò)展性問題。
2. 共同體區(qū)塊鏈（Consortium Blockchains）：又稱聯(lián)盟鏈，是指參與區(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)是事先選擇好的，節(jié)點(diǎn)間通常有良好的網(wǎng)絡(luò)連接等合作關(guān)系，區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)可以是公開的也可以是內(nèi)部的，為部分意義上的分布式，可視為“部分去中心化”。比如有若干家金融機(jī)構(gòu)之間建立了某個共同體區(qū)塊鏈，每個機(jī)構(gòu)都運(yùn)行著一個節(jié)點(diǎn)，而且為了使每個區(qū)塊生效需要獲得至少其中10個機(jī)構(gòu)的確認(rèn)。區(qū)塊鏈可以允許每個機(jī)構(gòu)可讀取，或者只受限于共識驗證參與者，或走混合型路線，例如區(qū)塊的根哈希及應(yīng)用程序接口對外公開，允許外界用來進(jìn)行區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈狀態(tài)信息查詢等。其典型應(yīng)用包括超級賬本（Hyperledger）、區(qū)塊鏈聯(lián)盟R3CEV等。
共同體區(qū)塊鏈的參與節(jié)點(diǎn)間的連接狀態(tài)較好、驗證效率較高，只需較低的成本即可維持運(yùn)行，提供高速交易處理的同時降低交易費(fèi)用，有很好的擴(kuò)展性，數(shù)據(jù)可以保持一定的隱私性。但是這也意味著在共識達(dá)成的前提下，參與節(jié)點(diǎn)可以一起篡改數(shù)據(jù)。
3. 私有區(qū)塊鏈（Private Blockchain）：參與的節(jié)點(diǎn)只有有限的范圍，比如特定機(jī)構(gòu)的自身用戶等，數(shù)據(jù)的訪問及使用有嚴(yán)格的權(quán)限管理。完全私有的區(qū)塊鏈中寫入權(quán)限僅在參與者手里，讀取權(quán)限可以對外開放，也可以進(jìn)行任意程度的限制。相關(guān)的應(yīng)用囊括數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫審計甚至公司管理，盡管在有些情況下希望私有區(qū)塊鏈可以具有公共的可審計性，但在更多的情況下，沒有公共的可讀性。由于是私有用戶說了算，里面的數(shù)據(jù)沒有無法篡改的特性，對于第三方的保障力度大大降低。因此，目前很多私有區(qū)塊鏈會通過依附在比特幣等已有區(qū)塊鏈的方式存在，定期將系統(tǒng)快照數(shù)據(jù)記錄到比特幣等系統(tǒng)中。其典型應(yīng)用如Eris Industries。
私有區(qū)塊鏈可以帶來規(guī)則的改變。如果需要的話，運(yùn)行著私有區(qū)塊鏈的機(jī)構(gòu)可以很容易地修改區(qū)塊鏈的規(guī)則、回滾交易。這一點(diǎn)似乎略有違背區(qū)塊鏈的本質(zhì)，但是卻適用于一些特殊場景需求。由于私有區(qū)塊鏈驗證者是內(nèi)部公開的，所以并不存在部分驗證節(jié)點(diǎn)共謀進(jìn)行51%攻擊的風(fēng)險。私有區(qū)塊鏈交易成本更低。交易只需被幾個受信的高算力節(jié)點(diǎn)驗證即可，而不是需要數(shù)萬個節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)，因此交易成本會低。但從長遠(yuǎn)來看，隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)步，公共區(qū)塊鏈的成本將可能降低1~2個數(shù)量級，大致與高效的私有區(qū)塊鏈系統(tǒng)類似。私有區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)間連接情況好、故障可以迅速通過人工干預(yù)來修復(fù)，從而提升交易速度并可以更好地保護(hù)隱私。
公共區(qū)塊鏈、共同體區(qū)塊鏈和私有區(qū)塊鏈各有優(yōu)勢。公共區(qū)塊鏈很難實現(xiàn)得很完美，共同體區(qū)塊鏈、私有區(qū)塊鏈需要找到實際迫切需求的應(yīng)用需求和場景。至于具體選擇哪套方案取決于具體需求，有時使用公共區(qū)塊鏈會更好，但有時又需要一定的私有控制，適用于使用共同體區(qū)塊鏈或私有區(qū)塊鏈。（二）區(qū)塊鏈的特征
1. 去中心化
去中心化是區(qū)塊鏈最基本的特征，意味著區(qū)塊鏈不再依賴于中央處理節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布式記錄、存儲和更新。由于使用分布式存儲和算力，不存在中心化的硬件或管理機(jī)構(gòu)，全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的權(quán)利和義務(wù)均等，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)本質(zhì)是由全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)的。由于每個區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)都必須遵循同一規(guī)則，而該規(guī)則基于密碼算法而非信用，同時每次數(shù)據(jù)更新需要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他用戶的批準(zhǔn)，所以不需要一套第三方中介結(jié)構(gòu)或信任機(jī)構(gòu)背書。在傳統(tǒng)的中心化網(wǎng)絡(luò)中，對一個中心節(jié)點(diǎn)實行攻擊即可破壞整個系統(tǒng)，而在一個去中心化的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，攻擊單個節(jié)點(diǎn)無法控制或破壞整個網(wǎng)絡(luò)，掌握網(wǎng)內(nèi)超過51%的節(jié)點(diǎn)只是獲得控制權(quán)的開始而已。
2. 透明性
區(qū)塊鏈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄對全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)是透明的，數(shù)據(jù)記錄的更新操作對全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)也是透明的，這是區(qū)塊鏈系統(tǒng)值得信任的基礎(chǔ)。由于區(qū)塊鏈系統(tǒng)使用開源的程序、開放的規(guī)則和高參與度，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)記錄和運(yùn)行規(guī)則可以被全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)審查、追溯，具有很高的透明度。
3. 開放性
區(qū)塊鏈系統(tǒng)是開放的，除了數(shù)據(jù)直接相關(guān)各方的私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)對所有人公開（具有特殊權(quán)限要求的區(qū)塊鏈系統(tǒng)除外）。任何人或參與節(jié)點(diǎn)都可以通過公開的接口查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)記錄或者開發(fā)相關(guān)應(yīng)用，因此整個系統(tǒng)信息高度透明。
4. 自治性
區(qū)塊鏈采用基于協(xié)商一致的規(guī)范和協(xié)議，使整個系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)能夠在去信任的環(huán)境自由安全地交換數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)，把對個人或機(jī)構(gòu)的信任改成對體系的信任，任何人為的干預(yù)都將不起作用。
5. 信息不可篡改
區(qū)塊鏈系統(tǒng)的信息一旦經(jīng)過驗證并添加至區(qū)塊鏈后，就會得到永久存儲，無法更改（具備特殊更改需求的私有區(qū)塊鏈等系統(tǒng)除外）。除非能夠同時控制系統(tǒng)中超過51%的節(jié)點(diǎn)，否則單個節(jié)點(diǎn)上對數(shù)據(jù)庫的修改是無效的，因此區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性極高。
6. 匿名性
區(qū)塊鏈技術(shù)解決了節(jié)點(diǎn)間信任的問題，因此數(shù)據(jù)交換甚至交易均可在匿名的情況下進(jìn)行。由于節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換遵循固定且預(yù)知的算法，因而其數(shù)據(jù)交互是無須信任的，可以基于地址而非個人身份進(jìn)行，因此交易雙方無須通過公開身份的方式讓對方產(chǎn)生信任。
二、區(qū)塊鏈的工作原理
（一）拜占庭將軍問題
拜占庭將軍問題是容錯計算中的一個老問題，由萊斯利·蘭伯特（Leslie Lamport）等人在1982年提出。拜占庭帝國是5～15世紀(jì)的東羅馬帝國，即現(xiàn)在的土耳其。拜占庭城邦擁有巨大的財富，使它的十個鄰邦垂涎已久。但是拜占庭高墻聳立，固若金湯，沒有一個單獨(dú)的鄰邦能夠成功入侵。任何單個城邦的入侵行動都會失敗，而入侵者的軍隊也會被殲滅，使其自身反而容易遭到其他九個城邦的入侵。這十個鄰邦之間也互相覬覦對方的財富并經(jīng)常爆發(fā)戰(zhàn)爭。拜占庭的防御能力如此之強(qiáng)，十個鄰邦中的至少一半同時進(jìn)攻，才能攻破。也就是說，如果六個或者更多的鄰邦一起進(jìn)攻，就會成功并獲得拜占庭的財富。然而，如果其中有一個或者更多鄰邦發(fā)生背叛，答應(yīng)一起入侵但在其他人進(jìn)攻的時候又不干了，會導(dǎo)致只有五支或者更少的軍隊在同時進(jìn)攻，那么所有的進(jìn)攻軍隊都會被殲滅，并隨后被其他鄰邦所劫掠。因此，這是一個由不互相信任的各個鄰邦構(gòu)成的分布式網(wǎng)絡(luò)，每一方都小心行事，因為稍有不慎，就會給自己帶來災(zāi)難。為了獲取拜占庭的巨額財富，這些鄰邦分散在拜占庭的周圍，依靠士兵相互通信來協(xié)商進(jìn)攻目標(biāo)及進(jìn)攻時間。這些鄰邦將軍想要攻克拜占庭，都面臨著一個困擾，也就是拜占庭將軍問題。
鄰邦將軍不確定他們中是否有叛徒，叛徒可能擅自變更進(jìn)攻意向或者進(jìn)攻時間。在這種狀態(tài)下，將軍們能否找到一種分布式協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)商，進(jìn)而贏取拜占庭城堡攻克戰(zhàn)役的勝利呢？這就是拜占庭將軍問題。
針對拜占庭將軍問題的解決方法包括：口頭協(xié)議算法、書面協(xié)議算法等?？陬^協(xié)議算法的核心思想如下：要求每個被發(fā)送的消息都能被正確投遞，信息接收者知道消息的發(fā)送者身份，知道缺少的消息信息。采用口頭協(xié)議算法，若叛徒數(shù)少于1/3，則拜占庭將軍問題可解。也就是說，若叛徒數(shù)為m，當(dāng)將軍總數(shù)n至少為3m+1時，問題可解。然而，口頭協(xié)議算法存在明顯的缺點(diǎn)，那就是消息不能追根溯源。為解決該問題，提出了書面協(xié)議算法。該算法要求簽名不可偽造，一旦被篡改即可發(fā)現(xiàn)，同時任何人都可以驗證簽名的可靠性。書面協(xié)議算法也不能完全解決拜占庭將軍問題。因為該算法沒有考慮信息傳輸時延、其簽名體系難以實現(xiàn)且簽名消息記錄的保存難以擺脫中心化機(jī)構(gòu)。
與已有方法相比，區(qū)塊鏈技術(shù)將是更完美的解決方案。區(qū)塊鏈?zhǔn)窃鯓觼斫鉀Q這個問題的呢？它為發(fā)送信息加入了成本，降低了信息傳遞的速率，并加入了一個隨機(jī)數(shù)以保證在一段時間內(nèi)只有一個礦工可以進(jìn)行傳播。它加入的成本就是“工作量”，區(qū)塊鏈礦工必須完成一個隨機(jī)哈希算法的計算工作量才能向各城邦傳播消息。
當(dāng)用戶向網(wǎng)絡(luò)輸入一筆交易的時候，他們使用內(nèi)嵌在客戶端的標(biāo)準(zhǔn)公鑰加密工具為這筆交易簽名，這好比拜占庭將軍問題中他們用來簽名和驗證消息時使用的“印章”。因此，哈希計算速率的限制，加上公鑰加密，使一個不可信網(wǎng)絡(luò)變成了一個可信的網(wǎng)絡(luò)，使所有參與者可以在某些事情上達(dá)成一致。拜占庭將軍問題的區(qū)塊鏈解決方案可以推廣到任何在分布式網(wǎng)絡(luò)上缺乏信任的領(lǐng)域，比如說域名、投票選舉或其他需要分布式協(xié)議的地方[插圖]。
（二）區(qū)塊鏈工作流程
區(qū)塊鏈的工作流程主要包括如下步驟。
①發(fā)送節(jié)點(diǎn)將新的數(shù)據(jù)記錄向全網(wǎng)進(jìn)行廣播。
②接收節(jié)點(diǎn)對收到的數(shù)據(jù)記錄信息進(jìn)行檢驗，比如記錄信息是否合法，通過檢驗后，數(shù)據(jù)記錄將被納入一個區(qū)塊中。③全網(wǎng)所有接收節(jié)點(diǎn)對區(qū)塊執(zhí)行共識算法（工作量證明、權(quán)益證明等。
④區(qū)塊通過共識算法過程后被正式納入?yún)^(qū)塊鏈中存儲，全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)均表示接受該區(qū)塊，而表示接受的方法，就是將該區(qū)塊的隨機(jī)散列值視為最新的區(qū)塊散列值，新區(qū)塊的制造將以該區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)進(jìn)行延長。
節(jié)點(diǎn)始終都將最長的區(qū)塊鏈視為正確的鏈，并持續(xù)以此為基礎(chǔ)驗證和延長它。如果有兩個節(jié)點(diǎn)同時廣播不同版本的新區(qū)塊，那么其他節(jié)點(diǎn)在接收到該區(qū)塊的時間上將存在先后差別，它們將在先收到的區(qū)塊基礎(chǔ)上進(jìn)行工作，但也會保留另外一個鏈條，以防后者變成長的鏈條。該僵局的打破需要共識算法的進(jìn)一步運(yùn)行，當(dāng)其中的一條鏈條被證實為是較長的一條，那么在另一條分支鏈條上工作的節(jié)點(diǎn)將轉(zhuǎn)換陣營，開始在較長的鏈條上工作。以上就是防止區(qū)塊鏈分叉的整個過程。
所謂“新的數(shù)據(jù)記錄廣播”，實際上不需要抵達(dá)全部的節(jié)點(diǎn)。只要數(shù)據(jù)記錄信息能夠抵達(dá)足夠多的節(jié)點(diǎn)，那么將很快地被整合進(jìn)一個區(qū)塊中。而區(qū)塊的廣播對被丟棄的信息是具有容錯能力的。如果一個節(jié)點(diǎn)沒有收到某特定區(qū)塊，那么該節(jié)點(diǎn)將會發(fā)現(xiàn)自己缺失了某個區(qū)塊，也就可以提出自己下載該區(qū)塊的請求。現(xiàn)在我們都知道了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)里的記賬者是節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)記錄記到數(shù)據(jù)區(qū)塊里，為了鼓勵節(jié)點(diǎn)記賬，系統(tǒng)會按照規(guī)則隨機(jī)地對記賬的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行獎勵。那么如何保證不會有人制造假數(shù)據(jù)記錄或者說如何保證造假數(shù)據(jù)記錄不被通過驗證？這就涉及時間戳。這也正是區(qū)塊鏈與眾不同的地方。區(qū)塊鏈不僅關(guān)注數(shù)據(jù)區(qū)塊里的內(nèi)容，也關(guān)注數(shù)據(jù)區(qū)塊本身，把數(shù)據(jù)區(qū)塊的內(nèi)容與數(shù)據(jù)區(qū)塊本身通過時間戳聯(lián)系起來。時間戳為什么會出現(xiàn)？這是由區(qū)塊鏈的性質(zhì)規(guī)定的。節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)記入了區(qū)塊，因此一個區(qū)塊就相當(dāng)于一頁賬簿，每筆數(shù)據(jù)在賬簿中的記錄可以自動按時間先后排列，那么賬簿的頁與頁怎么銜接起來？也就是說，這一個區(qū)塊與下一個區(qū)塊的繼承關(guān)系如何斷定就成為問題。于是時間戳就出現(xiàn)了。
時間戳的重要意義在于其使數(shù)據(jù)區(qū)塊形成了新的結(jié)構(gòu)。這個新的結(jié)構(gòu)使各個區(qū)塊通過時間線有序連接起來，形成了一個區(qū)塊的鏈條，因此才稱為區(qū)塊鏈。區(qū)塊按時間的先后順序排列使賬簿的頁與頁的記錄也具有了連續(xù)性。通過給數(shù)據(jù)記錄印上時間標(biāo)簽，使每一條數(shù)據(jù)記錄都具有唯一性，從而使數(shù)據(jù)記錄本身在區(qū)塊和區(qū)塊上的哪個位置上發(fā)生可以被精確定位且可回溯，也給其他的校驗機(jī)制協(xié)同發(fā)揮作用提供了極大的便利和確定性，使整個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)能夠確定性地驗證某條數(shù)據(jù)記錄是否真實。由于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是公開的，意味著系統(tǒng)知道過去發(fā)生的所有數(shù)據(jù)記錄，而任何新的數(shù)據(jù)記錄都繼承于過去的數(shù)據(jù)記錄，因為過去的數(shù)據(jù)記錄是真實的，而且鏈條的各個區(qū)塊記錄由時間戳連接起來使之環(huán)環(huán)相扣，所以如果想要制造一個假的數(shù)據(jù)記錄，就必須在區(qū)塊鏈上修改過去的所有數(shù)據(jù)記錄。盡管在挖礦的過程中，形成了多個鏈條，但因為最長的那個被誠實的節(jié)點(diǎn)所控制，所以想要修改過去的數(shù)據(jù)記錄，首先就要從頭構(gòu)造出一個長度比之前最長的那個還要長的鏈條，在這個新的鏈條超過原來的那個鏈條后，才能制造雙重支付的虛假數(shù)據(jù)。然而隨著時間推移，制造新鏈條的難度和成本都是呈指數(shù)級上升的，而且隨著鏈條越來越長，其難度也變得越來越大，成本也就越來越高。同時，因為去中心化的設(shè)置，區(qū)塊鏈的各個核心客戶端同時又是服務(wù)器，保存了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的完整數(shù)據(jù)，因此使對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的攻擊很難像對傳統(tǒng)的中央處理節(jié)點(diǎn)那樣有效，一般情況下很難對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成重大沖擊。最終，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)成為一個難以攻破的、公開的、不可篡改數(shù)據(jù)記錄和制造虛假數(shù)據(jù)的誠實可信系統(tǒng)。
區(qū)塊鏈保證數(shù)據(jù)安全、不可篡改以及透明性的關(guān)鍵技術(shù)包括兩個方面：一是數(shù)據(jù)加密簽名機(jī)制；二是共識算法。在數(shù)據(jù)加密簽名機(jī)制中，首先，要有一個私鑰，私鑰是證明個人所有權(quán)的關(guān)鍵，比如證明某人有權(quán)從一個特定的錢包消費(fèi)數(shù)字貨幣，是通過數(shù)字簽名來實現(xiàn)的。其次，要使用哈希（Hash）算法。哈希散列是密碼學(xué)里的經(jīng)典技術(shù)，把任意長度的輸入通過哈希算法計算，變換成固定長度的由字母和數(shù)字組成的輸出，具有不可逆性。共識算法是區(qū)塊鏈中節(jié)點(diǎn)保持區(qū)塊數(shù)據(jù)一致、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)，現(xiàn)有的主流共識算法包括工作量證明（PoW）、權(quán)益證明（PoS）、瑞波共識協(xié)議（RCP）等。以PoW為例，是指通過消耗節(jié)點(diǎn)算力形成新的區(qū)塊，是節(jié)點(diǎn)利用自身的計算機(jī)硬件為網(wǎng)絡(luò)做數(shù)學(xué)計算進(jìn)行交易確認(rèn)和提高安全性的過程。交易支持者（礦工）在電腦上運(yùn)行比特幣軟件不斷計算軟件提供的復(fù)雜的密碼學(xué)問題來保證交易的進(jìn)行。作為對他們服務(wù)的獎勵，礦工可以得到他們所確認(rèn)的交易中包含的手續(xù)費(fèi)，以及新產(chǎn)生的比特幣。
三、區(qū)塊鏈共識機(jī)制
區(qū)塊鏈要成為一個難以攻破的、公開的、不可篡改數(shù)據(jù)記錄的去中心化誠實可信系統(tǒng)，需要在盡可能短的時間內(nèi)做到分布式數(shù)據(jù)記錄的安全、明確及不可逆，提供一個最堅實且去中心化的系統(tǒng)。在實踐中，該流程分為兩個方面：一是選擇一個獨(dú)特的節(jié)點(diǎn)來產(chǎn)生一個區(qū)塊；二是使分布式數(shù)據(jù)記錄不可逆。實現(xiàn)上述流程的技術(shù)核心就是：共識機(jī)制。共識機(jī)制是區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)就區(qū)塊信息達(dá)成全網(wǎng)一致共識的機(jī)制，可以保證最新區(qū)塊被準(zhǔn)確添加至區(qū)塊鏈、節(jié)點(diǎn)存儲的區(qū)塊鏈信息一致不分叉甚至可以抵御惡意攻擊。
當(dāng)前主流的共識機(jī)制包括：工作量證明、權(quán)益證明、工作量證明與權(quán)益證明混合（PoS+PoW）、股份授權(quán)證明、瑞波共識協(xié)議等。
（一）工作量證明
工作量證明（Proof of Work），顧名思義，即指工作量的證明。PoW機(jī)制的基本步驟如下：①節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽全網(wǎng)數(shù)據(jù)記錄，通過基本合法性驗證的數(shù)據(jù)記錄將進(jìn)行暫存；②節(jié)點(diǎn)消耗自身算力嘗試不同的隨機(jī)數(shù)，進(jìn)行指定哈希計算，并不斷重復(fù)該過程直至找到合理的隨機(jī)數(shù)；③找到合理的隨機(jī)數(shù)后，生成區(qū)塊信息，首先輸入?yún)^(qū)塊頭信息，然后是數(shù)據(jù)記錄信息；④接單對外部廣播出新產(chǎn)生的區(qū)塊，其他節(jié)點(diǎn)驗證通過后，連接至區(qū)塊鏈中，主鏈高度加一，然后所有節(jié)點(diǎn)切換至新區(qū)塊后面繼續(xù)進(jìn)行工作量證明和區(qū)塊PoW叫工作量證明體現(xiàn)在步驟②中，節(jié)點(diǎn)需要不斷消耗算力工作，進(jìn)行哈希計算，以找到期望的隨機(jī)數(shù)。以比特幣區(qū)塊鏈為例，通過PoW機(jī)制維護(hù)區(qū)塊鏈的整體運(yùn)行及其安全性。驗證節(jié)點(diǎn)通過隨機(jī)的散列運(yùn)算，爭奪比特幣區(qū)塊鏈的記賬權(quán)，防止欺詐交易，避免“雙重支付”，這一過程需要消耗電力、算力來完成。因此，驗證節(jié)點(diǎn)也成為“礦工”，隨機(jī)數(shù)計算查找過程稱為“挖礦”。每一個比特幣區(qū)塊鏈中的區(qū)塊都包含著一個由無意義數(shù)據(jù)構(gòu)成的短字符串（稱為隨機(jī)數(shù)），找到一個合適的隨機(jī)數(shù)唯一已知的方法是不停地隨機(jī)試探直到搜索到一個有效的數(shù)。比特幣的PoW中，平均每10分鐘有一個節(jié)點(diǎn)找到一個區(qū)塊。如果兩個節(jié)點(diǎn)在同一個時間找到區(qū)塊，那么網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)后續(xù)節(jié)點(diǎn)和區(qū)塊生成情況來確定哪個區(qū)塊構(gòu)建最終區(qū)塊鏈。一般情況下，需要6個區(qū)塊的生成時間進(jìn)行確認(rèn)，因為一般交易在6個區(qū)塊（約1個小時）后被認(rèn)為是安全確認(rèn)且不可逆的。其工作量主要體現(xiàn)在：一個符合要求的區(qū)塊隨機(jī)數(shù)由N個前導(dǎo)零構(gòu)成，零的個數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。要得到合理的隨機(jī)數(shù)需要經(jīng)過大量嘗試計算，計算時間取決于機(jī)器的哈希運(yùn)算速度。當(dāng)某個節(jié)點(diǎn)提供出一個合理的隨機(jī)數(shù)值，說明該節(jié)點(diǎn)確實經(jīng)過了大量的嘗試計算。當(dāng)然，這并不能得出計算次數(shù)的絕對值，因為尋找合理隨機(jī)數(shù)值是一個概率事件。工作量證明機(jī)制看似很神秘，其實在社會中的應(yīng)用非常廣泛。例如，畢業(yè)證、學(xué)位證、律師證等證書就是工作證明，擁有證書即表明在過去付出了努力。挖礦為整個系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供原動力，挖礦有三個重要功能：一是發(fā)行新的貨幣；二是維系系統(tǒng)的支付功能；三是通過算力保障系統(tǒng)安全。首先，挖礦消耗資源將黃金注入流通經(jīng)濟(jì)，比特幣通過“挖礦”完成相同的事情，只不過消耗的是CPU時間與電力。其次，挖礦用于產(chǎn)量調(diào)節(jié)，區(qū)塊的產(chǎn)量為大約每兩周2016個，即每10分鐘一塊。第三，通過算力保障系統(tǒng)安全。算力攻擊的概率難度呈指數(shù)上升（泊松分布），每個區(qū)塊都必須指向前一個區(qū)塊，否則無法驗證通過。追根溯源便是高度為零的創(chuàng)世區(qū)塊。PoW機(jī)制存在兩方面明顯的缺陷。一是算力的消耗與浪費(fèi)。在PoW中，盡管區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)是用來幫區(qū)塊鏈進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)記錄的，但是它們實際所做的大部分工作是尋找正確的隨機(jī)數(shù)而與數(shù)據(jù)記錄無關(guān)。用來尋找隨機(jī)數(shù)的能量和資源將永遠(yuǎn)地消失，這顯然是一種浪費(fèi)。二是算力集中化凸顯。PoW機(jī)制自然地導(dǎo)致了算力集中問題。由于作為一個普通的個體或者幾十、幾百臺規(guī)模的礦機(jī)目前都很難挖到區(qū)塊了，因此大家必須聯(lián)合起來挖礦，就誕生了算力集中的地方——礦池。其中最著名的是比特幣Ghash礦池，它因為數(shù)次接近甚至達(dá)到了50%比特幣的算力，從而引起了比特幣社區(qū)的廣泛擔(dān)憂。
（二）權(quán)益證明+工作量證明
2012年8月，一個化名Sunny King的極客推出了Peercoin（PPC），采用工作量證明機(jī)制PoW發(fā)行新幣，采用權(quán)益證明機(jī)制PoS維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全，即PoW+PoS機(jī)制。該機(jī)制中，區(qū)塊被分成兩種形式——PoW區(qū)塊及PoS區(qū)塊。在這種新型區(qū)塊鏈體系里，區(qū)塊持有人可以消耗他的幣天獲得利息，同時獲得為網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一個區(qū)塊和用PoS造幣的優(yōu)先權(quán)。PoS的第一次輸入被稱為權(quán)益核心，需要符合某一哈希目標(biāo)協(xié)議。因此，PoS區(qū)塊的產(chǎn)生具有隨機(jī)性，其過程與PoW相似。但有一個重要的區(qū)別在于，PoS隨機(jī)散列運(yùn)算是在一個有限制的空間里完成的，而不是PoW那樣在無限制的空間里尋找，因此無須大量的能源消耗。權(quán)益核心所要符合的隨機(jī)散列目標(biāo)是以在核心中消耗的幣天的目標(biāo)值（幣×天），這與PoW是不同的，PoW的每個節(jié)點(diǎn)都具有相同的目標(biāo)值。因此，核心消耗的幣天越多，就越容易符合目標(biāo)協(xié)議。PoS中還有一種新型的造幣過程。PoS區(qū)塊將根據(jù)所消耗的幣天產(chǎn)生利息幣，設(shè)計時設(shè)定了每幣一年將產(chǎn)生1分利息，以避免將來的通脹。在造幣初期時保留了PoW，使最初的造幣更加方便。
在區(qū)塊鏈中誰是主鏈的問題是解決分叉的關(guān)鍵。PoS判斷主鏈的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)轉(zhuǎn)化為對消耗幣天的判斷。每個區(qū)塊的交易都會將其消耗的幣天提交給該區(qū)塊，以提高該區(qū)塊的得分。獲得最高消耗幣天的區(qū)塊將被選中為主鏈。此設(shè)計減少了部分對于51%攻擊的憂慮，因為在PoS區(qū)塊中，要進(jìn)行51%攻擊，首先，要控制數(shù)量眾多的幣天，成本可能要高于獲得51%的算力，這樣就提高了攻擊的成本；其次，攻擊者在攻擊網(wǎng)絡(luò)時，其幣天也會消耗，這將使攻擊者阻止交易進(jìn)入主鏈的行為變得更加困難。
為抵御分布式拒絕服務(wù)攻擊，在PoW+PoS機(jī)制中，每個區(qū)塊都必須由其擁有者簽名，以避免受到復(fù)制并被攻擊者使用。為了抵御攻擊者復(fù)制產(chǎn)生多個區(qū)塊進(jìn)行分布式拒絕服務(wù)攻擊，每個節(jié)點(diǎn)都會收集其接觸到的（核心，時間戳）配對信息。假如一個已接收到的區(qū)塊包含與其他之前收到的區(qū)塊中的配對信息（核心，時間戳）是重復(fù)的，會忽略此區(qū)塊直到后者被孤立出去。
在PoW+POS機(jī)制下，只要持有幣的人，不論持有的數(shù)量多少，都可以挖到數(shù)據(jù)塊，而不用采用任何的礦池導(dǎo)致算力集中。同時，由于多采用幣天生成區(qū)塊，而不是算力，降低了資源消耗，解決了單純PoW機(jī)制在維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全方面先天不足的問題。
（三）權(quán)益證明除了結(jié)合PoW使用外，能否單獨(dú)利用PoS機(jī)制進(jìn)行區(qū)塊鏈系統(tǒng)設(shè)計運(yùn)行呢？答案是肯定的。簡單來說，PoS就是一個根據(jù)持有貨幣的量和時間，進(jìn)行利息發(fā)放和區(qū)塊產(chǎn)生的機(jī)制。在權(quán)益證明PoS模式下，有一個名詞叫幣天。例如，每個幣每天產(chǎn)生1幣天，比如持有100個幣，總共持有了30天，那么此時幣天就為3000。這個時候，如果發(fā)現(xiàn)了一個新PoS區(qū)塊，幣天就會被清空為0。每被清空365幣天，將會從區(qū)塊中獲得0.05個幣的利息（可理解為年利率5%）。
PoS的典型應(yīng)用就是未來幣。同其他加密貨幣一樣，未來幣體系的總賬是建立和儲存在一系列區(qū)塊里的，也就是區(qū)塊鏈中。每個區(qū)塊鏈的備份都存放在未來幣網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點(diǎn)里，而且在每個節(jié)點(diǎn)上沒有加密的每個賬戶都能夠生成區(qū)塊，只要至少一個新入賬戶的交易已經(jīng)確認(rèn)了1440次。任何賬戶只要達(dá)到了這個標(biāo)準(zhǔn)就會被視為“激活賬戶”。在未來幣里，每個區(qū)塊都包含著255個交易，每個交易都是由包含識別參數(shù)的192字節(jié)的數(shù)據(jù)頭開始的。一個區(qū)塊里的每個交易量都是由128個字節(jié)所代表著。總共加在一起就意味著最大的區(qū)塊大小有32K字節(jié)。每個區(qū)塊都有一個“生成簽名”的參數(shù)。激活賬戶用自己的私鑰在原先的區(qū)塊上簽署“生成簽名”。這就產(chǎn)生了一個64字節(jié)的簽名，之后通過SHA256散列該簽名。哈希產(chǎn)生的前八個字節(jié)給出了一個數(shù)字，作為一個“hit”?！癶it”與目前的目標(biāo)值相比較，如果計算出的“hit”值要比“目標(biāo)值”低，那么就可以生成下一個區(qū)塊了。對于每個活動賬戶來講，“目標(biāo)值”都是與它自身所確認(rèn)的余額成比例的。一個持有1000個幣的賬戶得到的目標(biāo)值是持有20個幣賬戶所得到目標(biāo)值的50倍。因此，擁有1000個幣的持有者產(chǎn)生的區(qū)塊數(shù)是持有20個幣的人產(chǎn)生的50倍。同時，“目標(biāo)值”并不是固定的，隨著先前區(qū)塊的時間戳的流逝時刻都在增長。如果在最初的一秒鐘內(nèi)沒有哪個賬戶的“hit”值是低于“目標(biāo)值”的，則下一秒鐘“目標(biāo)值”就會翻倍?！澳繕?biāo)值”會連續(xù)地翻倍，直到一個活動賬戶的“hit”值有一個較低的數(shù)值。還有一個“基本目標(biāo)”值，它以60秒的間隔設(shè)定為目標(biāo)值。正是這個原因，一個區(qū)塊平均產(chǎn)生的時間會在60秒。即使在網(wǎng)絡(luò)上只有很少的激活賬戶，它們其中的一個最終會產(chǎn)生一個區(qū)塊因為“目標(biāo)”值會變得相當(dāng)大。通過將你賬戶的“hit”值與目前的“目標(biāo)”值相比，你就可以估算出你的“hit”值還有多久能成功。
當(dāng)一個激活賬戶贏得產(chǎn)生區(qū)塊的權(quán)利時，就能將任何可獲得的且未確認(rèn)的交易放入?yún)^(qū)塊中，并用所有需要的參數(shù)來填充該區(qū)塊。然后，這個區(qū)塊就會被傳播到網(wǎng)絡(luò)中作為一個區(qū)塊鏈的備選。每一個區(qū)塊中的負(fù)載值、“hit”、產(chǎn)生的賬戶以及簽名都能被網(wǎng)絡(luò)上接收到它的節(jié)點(diǎn)所確認(rèn)。每個區(qū)塊參考之前的區(qū)塊，區(qū)塊形成的區(qū)塊鏈可以用來追溯和查詢網(wǎng)絡(luò)中素有的交易歷史，所有這些都會追溯到創(chuàng)世源區(qū)。上述完整地展示了利用幣天進(jìn)行區(qū)塊產(chǎn)生和驗證共識的過程，體現(xiàn)了PoS的核心思想。
（四）股份授權(quán)證明PoS機(jī)制使用一個確定性算法以隨機(jī)選擇一個股東來產(chǎn)生下一個區(qū)塊，該算法中，賬戶余額決定了節(jié)點(diǎn)被選中的可能性。然而，該系統(tǒng)并未使區(qū)塊鏈變得越來越安全而不可逆，因為最終區(qū)塊鏈的區(qū)塊產(chǎn)生權(quán)掌握在賬戶余額最多的少數(shù)節(jié)點(diǎn)手中。同時，PoS面臨的挑戰(zhàn)是如何通過及時而高效的方法達(dá)成共識。為達(dá)到這個目標(biāo)，每個持幣節(jié)點(diǎn)可以將其投票權(quán)授予一名代表。獲票數(shù)最多的前100位代表按既定時間表輪流產(chǎn)生區(qū)塊。每名代表被分配到一個時間段生產(chǎn)區(qū)塊。所有的代表將收到等同于一個平均水平的區(qū)塊所含交易費(fèi)的1%作為報酬。如果一個平均水平的區(qū)塊含有100股作為交易費(fèi)，一名代表將獲得1股作為報酬，即可大大提高共識效率。這就是DPoS的核心思想。網(wǎng)絡(luò)延遲有可能使某些代表沒能及時廣播他們的區(qū)塊，而這將導(dǎo)致區(qū)塊鏈分叉。然而，這發(fā)生的概率較小，因為制造區(qū)塊的代表可以與制造前后區(qū)塊的代表建立直接連接。在DPoS中，第一個步驟是成為一名代表，必須在網(wǎng)絡(luò)上注冊公鑰，然后分配到一個32位的特有標(biāo)識符。然后該標(biāo)識符會被每筆交易數(shù)據(jù)的“頭部”引用。第二個步驟是授權(quán)選票。每個錢包有一個參數(shù)設(shè)置窗口，在該窗口里用戶可以選擇一個或更多的代表，并將其分級。一經(jīng)設(shè)定，用戶所做的每筆交易將把選票從“輸入代表”轉(zhuǎn)移至“輸出代表”。一般情況下，用戶不會創(chuàng)建特別以投票為目的的交易，因為那將耗費(fèi)他們一筆交易費(fèi)。但在緊急情況下，某些用戶可能覺得通過支付費(fèi)用這一更積極的方式來改變他們的投票是值得的。每個錢包將顯示一個狀態(tài)指示器，讓用戶知道代表的表現(xiàn)如何。如果某代表錯過了太多的區(qū)塊，那么系統(tǒng)將會推薦用戶去換一個新的代表。如果任何代表被發(fā)現(xiàn)簽發(fā)了一個無效的區(qū)塊，那么所有標(biāo)準(zhǔn)錢包將在每個錢包進(jìn)行更多交易前要求選出一個新代表。與PoW系統(tǒng)及其他PoS系統(tǒng)一樣，最佳區(qū)塊鏈?zhǔn)亲铋L的有效區(qū)塊鏈。在任何時候，一名代表錯過簽發(fā)一個區(qū)塊的機(jī)會，該區(qū)塊鏈將比潛在競爭對手短。只要交易被寫入?yún)^(qū)塊后的100個區(qū)塊中的51%被生產(chǎn)出來了，那么你就可以安全地認(rèn)為在主區(qū)塊鏈上。也許，在防止區(qū)塊鏈分叉所導(dǎo)致的損失方面，最重要的事是在事發(fā)后第一時間得知消息。如果10區(qū)塊中有超過5個錯過生產(chǎn)，那么這意味著你很可能在一條支鏈上，因此應(yīng)該停止所有交易，直到分叉得到解決。以一種及時的方式（少于5分鐘）簡單地發(fā)現(xiàn)并警示用戶網(wǎng)絡(luò)分叉，是可以最小化潛在損失的非常重要的能力。
（五）瑞波共識協(xié)議
瑞波共識協(xié)議（Ripple Consensus Protocol，RCP），使一組節(jié)點(diǎn)能夠基于特殊節(jié)點(diǎn)列表達(dá)成共識。初始特殊節(jié)點(diǎn)列表就像一個俱樂部，要接納一個新成員，必須由一定比例的該俱樂部會員投票通過。RCP機(jī)制的工作原理如下。
①驗證節(jié)點(diǎn)接收存儲待驗證交易。首先，驗證節(jié)點(diǎn)接收待驗證交易，將其存儲在本地；其次，本輪共識過程中新到的交易需要等待，在下次共識時再確認(rèn)。
②活躍信任節(jié)點(diǎn)發(fā)送提議：首先，信任節(jié)點(diǎn)列表是驗證池的一個子集，其信任節(jié)點(diǎn)來源于驗證池；其次，參與共識過程的信任節(jié)點(diǎn)須處于活躍狀態(tài)，驗證節(jié)點(diǎn)與信任節(jié)點(diǎn)間存在?；顧C(jī)制，長期不活躍節(jié)點(diǎn)將被從信任節(jié)點(diǎn)列表刪除；最后，信任節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身掌握的交易雙方額度、交易歷史等信息對交易做出判斷，并加入到提議中進(jìn)行發(fā)送。
③本驗證節(jié)點(diǎn)檢查收到的提議是否來自信任節(jié)點(diǎn)列表中的合法信任節(jié)點(diǎn)，如果是，則存儲；如果不是，則丟棄。
④驗證節(jié)點(diǎn)根據(jù)提議確定認(rèn)可交易列表的步驟如下：首先，令信任節(jié)點(diǎn)列表中活躍的信任節(jié)點(diǎn)個數(shù)為M（比如5個），本輪中交易認(rèn)可閾值為N（百分比，比如50%），則每一個超過M×N個信任節(jié)點(diǎn)認(rèn)可的交易將被本驗證節(jié)點(diǎn)認(rèn)可；其次，本驗證節(jié)點(diǎn)生成認(rèn)可交易列表。系統(tǒng)為驗證節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個計數(shù)器，如果計數(shù)器時間已到，本信任節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送自己的認(rèn)可交易列表。
⑤賬本共識達(dá)成的步驟如下：首先，本驗證節(jié)點(diǎn)仍然在接收來自信任節(jié)點(diǎn)列表中信任節(jié)點(diǎn)的提議，并持續(xù)更新認(rèn)可交易列表；其次，驗證節(jié)點(diǎn)認(rèn)可列表的生成并不代表最終賬本的形成以及共識的達(dá)成，賬本共識只有在每筆交易都獲得至少超過一定閾值（比如80%）的信任節(jié)點(diǎn)列表認(rèn)可才能達(dá)成。如果賬本中每筆交易都獲得至少超過一定閾值（比如80%）的信任節(jié)點(diǎn)列表認(rèn)可，則共識達(dá)成，交易驗證結(jié)束，否則繼續(xù)上述過程。
⑥共識過程結(jié)束后，已經(jīng)形成最新的賬本，現(xiàn)將上輪剩余的待確認(rèn)交易以及新交易納入待確認(rèn)交易列表，開始新一輪共識過程。
除上述機(jī)制外，還有恒星共識協(xié)議（Stellar Consensus Protocol，SCP）、改進(jìn)型實用拜占庭容錯機(jī)制（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）和Pool驗證池機(jī)制等共識機(jī)制被提出，甚至已經(jīng)應(yīng)用在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，不同共識機(jī)制各有其應(yīng)用場景和優(yōu)勢。
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