1.15.2　共識算法

正如前面所說，比特幣網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都會接收到一組轉(zhuǎn)賬記錄（一個區(qū)塊），然后把這個區(qū)塊更新到本地的賬本記錄中。這里就有一個問題，由于各節(jié)點處于分布式網(wǎng)絡(luò)中，有可能不同的節(jié)點收到不同的記錄，如果節(jié)點都隨意增加記錄，那么整個比特幣網(wǎng)絡(luò)中的記錄就無法保持一致。為了保持記錄的一致，那么必須確認(rèn)哪個區(qū)塊被優(yōu)先寫入，也就是需要以某一個節(jié)點的操作為準(zhǔn)。但如果人為規(guī)定以某個節(jié)點為準(zhǔn)，就意味著這個節(jié)點比其他節(jié)點更權(quán)威，相當(dāng)于變成了一個中心節(jié)點，那么去中心化的優(yōu)勢就蕩然無存。區(qū)塊鏈的分布式共識算法就是設(shè)計用來解決這個問題。共識算法能夠讓區(qū)塊鏈中的節(jié)點認(rèn)同某一個節(jié)點的記錄，同時這個認(rèn)同并不是固定某一個節(jié)點，而是區(qū)塊鏈中的所有節(jié)點都有可能獲得這個權(quán)利。

比特幣使用的共識算法叫作PoW共識機(jī)制，全稱是Proof of Word，中文翻譯為“工作量證明”。PoW機(jī)制是1997年由亞當(dāng)·巴克（Adam Back）發(fā)明的，主要是為了解決垃圾郵件泛濫的問題。主要思路是郵件接收者不是任意接受別人的郵件，在一次有效的郵件發(fā)送接收過程中，發(fā)送者需要計算一個難題，然后把這個難題的答案同時發(fā)送給接收者，接受者先驗證這個答案是否有效，有效的話才接收郵件。

可以看出，PoW中最重要的就是計算一個難題。這個難題需要具有一個特點，那就是計算出這個難題的答案比較困難，而驗證這個難題卻比較簡單。因為如果驗證和計算一樣復(fù)雜的話，那發(fā)送方和接收方的成本就是一致的。從經(jīng)濟(jì)上來說，成本一致也就很難實現(xiàn)防止惡意攻擊的目的。

關(guān)于計算困難但驗證容易的問題，我們可以舉一個現(xiàn)實中的例子。比如323由哪兩個數(shù)（要求每個數(shù)都大于1）相乘得到？這個問題的計算就比較復(fù)雜，必須一個數(shù)字一個數(shù)字地去試，相反，驗證這個問題很簡單，直接把對方給的兩個數(shù)字相乘，然后看結(jié)果是不是323就可以，一次乘法就出結(jié)果。（注：答案是19和17，并且答案唯一。）

比特幣就使用了這種機(jī)制，所有節(jié)點要記錄一個新的區(qū)塊，需要計算一個非常復(fù)雜的問題，先算出答案的節(jié)點就獲得了記錄新區(qū)塊的權(quán)力，其他節(jié)點都會使用這個節(jié)點的記錄。雖然理論上也有可能其他的節(jié)點在同一時間計算出答案，但在實際運行中，這個概率可以小到忽略不計，事實上比特幣運行這么多年，證明了這個機(jī)制是非常穩(wěn)定安全的。