理解区块链共识机制POW - 区块链前沿 - BitMere

当有人问什么是区块链的时候，经常听到一句简洁的回答“区块链就是去中心化的分布式的帐本”。

在这个账本中，是如何对几乎相同时间内产生的交易前后排序的呢？这就涉及到了区块链网络的共识机制，其实，共识机制，就是一套让参与者都达成共识的方法论，它决定得区块链的记帐权和奖励。

POW(ProofofWork)：工作量证明机制

POW基本原理：

第一代共识机制，比特币的基础。理解起来，很简单，它通过评估你的工作量来决定你获得记帐权的机率，工作量越大，就越有可能获得这次的记帐机会。在区块链的网络世界里，这里的劳动就是你为网络提供的计算服务（算力x时长），提供这种服务的过程就是“挖矿”。假如是真的矿场，显然在均匀分布的前提下，人们“挖矿”所得的比重与各自提供的算力成正比，通俗一点就是，能力越强获得越多。

POW机制的基本步骤：

第一步：节点监听全网数据记录，通过基本合法性验证的数据记录针其暂存；

第二步：节点消耗自身算力尝试不同的随机数，进行指定哈希计算，并不断重复该过程直至找到合理的随机数；

第三步：找到合理的随机数后，生成区块信息，首先输入区块头信息，然后是数据记录信息；

第四步：接单对外部广播出新产生的区块，其他节点验证通过后，连接至区块链中，主要链高度加1，然后所有节点切换至新区块后面继续进行工作量证明和区块的生产。

以上是书上讲的步骤，用简单易懂的语言来说的话，就我们一起用个例子说明下：工作量证明机制其实就像一场有奖抢答比赛，假设现在区块链世界有甲、乙、丙、丁四个参赛选手，他们必须挑战相同的数学题目，谁要是最先完成这些题目的计算，并且节目方认为这个算出的答案是对的，那么他就能获得最后的奖杯（记账权）和对应的奖金（完成记账后系统会奖励比特币）。

有人可能会问，假设乙和丁两人同时抢答成功（也就是现在出现了两个同时满足条件的区块），那这该怎么判定？我们把这种情景称为分叉：在以工作量证明为共识机制的区块链系统中，这个问题是这样被解决的：进行加时赛。尽管乙和丁现在难分胜负，但由于他们各自的解题能力是不同的，因此在一段时间过后，总会有一个人的答题数量要超过另一人（即区块链全网有一条更长的链出现），那么他就是最终获得记账权和奖励的人。

而输了的那个人也不会继续答题，因为继续答题也不会有任何奖励。因此获胜者所在的这条链就成为了主链，分叉出来的链就消失了，从而保证区块链数据的唯一性，这就是在工作量证明机制遵循的最长链原则。当然这种情况发生的前提是所有人遵从同样的机制，如果不遵从，分叉还是会继续。

PoW的优点：

最大的优点是算法简单，实现容易。但POW机制本身当然很复杂，有很多细节，比如：挖矿难度自动调整、区块奖励逐步减半等，这些因素都是基于经济学原理，能吸引和鼓励更多人参与。理想状态，这种机制，可以吸引很多用户参与其中，特别是越先参与的获得越多，会促使加密货币的初始阶段发展迅速，节点网络迅速扩大。在CPU挖矿的时代，比特币吸引了很多人参与“挖矿”，就是很好的证明。通过“挖矿”的方式发行新币，把比特币分散给个人，实现了相对公平。

PoW的缺点：

1、速度慢是最不能接受的一点，达成共识的的周期过长，处理效率低（比如比特币每秒只能做7笔交易），不适合商业应用；

2、算力是计算机硬件（CPU、GPU等）提供的，要耗费电力，是对能源的直接消耗，与人类追求节能、清洁、环保的理念相悖，浪费大量计算能源，因为同时参与答题挑战（挖矿）最终只能有一个胜出，那么其他参与者这个过程中消耗的计算能源都被浪费了；

3、用户也从个人挖矿发展到大的矿池、矿场，算力集中越来越明显，矿池BTC.COM、蚁池和微比特，一共控制了超过51%的算力，如果他们联合起来或者被黑客控制，那么就可能会发生可怕的51%攻击；

4、容易产生分叉，采用POW机制，己经分叉出了多少个币，看看,这是我以前整理的，以下大部分都是我们中国的人搞出来的。

以上是针对区块链共识机制POW的一些理解学习与记录，希望对你有也有帮助。