共识机制

分布式系统的容错
分布式系统中,多个主机通过异步通信方式组成网络集群。在这样的异步系统中需要主机之间进行状态复制,以保证每个主机达成一致的状态共识。

异步系统中可能出现无法通信的故障主机,主机性能下降、网络拥塞都可导致错误信息在系统内传播。因此需要在默认不可靠的异步网络中定义容错协议,以确保各主机达成安全可靠的状态共识。

去中心化的共识机制
共识机制是分布式账本为保证所存储信息准确性与一致性的机制,机制的设计主要由业务与性能的需求决定,从PoW到PoS再到DPoS和各种拜占庭容错算法,共识机制不断创新,区块链平台性能也得到大幅提升。

比特币所创造的去中心化共识机制对任意涉及所有权变动的交易的共识不依赖任何中心化认证机构,而是由比特币网络中的所有节点各自独立竞争完成。所有节点共同维护一个公共总帐。共识是数以千计的独立节点遵守简单的规则通过异步交互自发形成。所有的比特币的货币、交易、支付属性都是这个机制的衍生物。

核心理念
也可以将共识机制理解为为维护稳定的不可更改的核心理念而聚集的利益相关方参与并维护的核心机制。加密货币的共识不只包括硬性的软件规则层面的网络通讯同步、交易打包确认、收费奖励、发行方案,还包含其他不可随意更改的核心理念:1.总量和发行机制;2.工作量证明算法;3.区块大小和确认时间;4.难度调节机制。

但共识并非不可更改,在对新的发展方向产生新的认识和决议后,只要确认升级规则,为社区普遍认同,最终顺利通过,那即使是违背初衷的大的改动可能也还是会被认为仍然达成共识。

共识机制的步骤
比特币的去中心化共识由所有网络节点的四种独立过程相互作用而产生:
每个全节点依据综合标准对每个交易进行独立验证;
通过完成工作量证明算法的验算,挖矿节点将交易记录独立打包进新区块;
每个节点独立的对新区块进行校验并组装进区块链;
每个节点对区块链进行独立选择,在工作量证明机制下选择累计工作量最大的区块链。