區塊鏈：坎坷的“共識機制”之路（免費下載）

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如果說商業活動是驅動人類文明發展的一架馬車，那么價值記錄則是馬匹的四只蹄鐵。自人類500 年前發明復式記賬以來，價值記錄工具、方法隨著科技的進步發生了一次次翻天覆地的變化，以區塊鏈為代表的分布式記賬也是其中之一。本文將從闡述分布式和非中心化的基本思想開始，帶領讀者了解區塊鏈及其共識機制，為什么共識在區塊鏈里得以扮演如此重要的角色。（原文來自皮匠網，關注“三個皮匠”微信公眾號，每天分享最新行業報告）

區塊鏈可以看作一個非中心化分布式的賬本，參與交易的各方共同維護著同樣的賬本記錄，這意味著各節點都保存賬本的完整副本，并認可賬本的正確性，沒有一個節點能夠完全控制記賬的權利。它實現了人類記賬規則與記賬方式的重要突破，從而為線上價值轉移提供了基礎。 

但絕對可靠的分布式對等系統是不存在的。由于組成分布式對等系統各節點的地理位置不同、網絡延遲的存在，節點間的通信總是存在不可預測的延遲，因此不同節點對其接收到消息的先后順序有不同的判斷，這種消息處理模式稱為異步模型。除了節點通信過程會發生意外，有時組成網絡本身的各節點也會發生故障，表現出不可預測行為，它的存在是設計開放式區塊鏈網絡共識機制時必須考慮的因素。 

FLP 不可能原理表明：異步的分布式系統中不存在能容錯（Fault Tolerant）的狹義共識算法。CAP 原理表明：分布式系統最多只能同時滿足一致性、可用性和分區容錯性中的兩項特性。 

我們根據區塊鏈網絡的特點作出有別于傳統分布式系統的 CAP 定義，并以BTC 及其共識機制工作量證明（PoW）為例，分析其共識機制的原理與過程，從密碼學、概率論、博弈論的角度說明最終一致性的可實現性，以及為了滿足實際應用場景的需求，PoW 如何在一致性、可用性和分區容忍性實現完美平衡。我們還將分析節點可能對區塊鏈網絡發動的惡意攻擊，并闡明PoW 有一定抵御常見的惡意攻擊的能力。 

最后我們在分析PoW 的基礎上，抽象出區塊鏈共識機制的八個關鍵要素，它們決定了共識機制的主要特征。在專題后續文章中，我們將進一步介紹主流的共識機制及其特點。