我在上一篇文章討論了什麼是區塊鏈。為了方便大家理解，文章中並沒有使用過多技術術語。今天我們來聊聊區塊鏈中的靈魂——共識機制。還不瞭解區塊鏈的小夥伴可以點選連結回顧上一篇的內容10分鐘快速瞭解是什麼是區塊鏈，同樣你也可以參考下面的內容，快速回顧區塊鏈的定義以及特點。

區塊鏈它是一個去中心化的分散式加密的共享賬本（或資料庫），儲存在其中的資料或資訊，具有不可篡改、不可偽造、全程留痕、可追溯、公開透明，集體維護等特點。

什麼是共識機制

所謂共識機制，是一種多方協作的機制。旨在保障多方在安全可信、難以欺詐的模式下，最終達成相互認可的一致性結果，從而解決多方信任問題。

用一句話描述在區塊鏈中的共識機制，其實就是用來決定多節點參與的情況下最終有哪個節點參與記賬的技術手段與機制。

例如：

我們經常在港劇看到，法官會在正式裁決之前，先聆聽陪審團的結論。而陪審團會就案件整體的證據鏈做出客觀的判斷。最終陪審團的全部成員會對指控達成一直結論，並對被告人的某項罪名成立與否向法官和聽審人員做出陳述。那麼他們如果說對被告人的指控不成立，那麼基本上法官也會參考陪審團的決議。

陪審團成員會參與庭審，同時可以獲得完整的證據鏈。其次他們都有一個共同的目標，就現有的證據而言做出理性的分析，判斷被告人的罪名是否成立。而後經過成員會互相闡述各自的觀點，並相互監督。最後將達成一致的結果提交給法官，這個過程就是共識過程。

（這常見於英美的司法體系中，我們知道香港在迴歸祖國之前曾經是英國統治，所以使用的英美的司法體系，1997年香港迴歸祖國，在 ‘一國兩制’的背景下，香港的司法制度得以延續。 ）

為什麼共識機制是區塊鏈中的靈魂？

由於區塊鏈是一個去中心化的分散式賬本，其應用場景大多是需要多方參與的情況。設想一下如果每個人都可以自由的操控區塊鏈裡面的資料，當一筆交易到來需要在區塊鏈中記賬，那麼所有網路的參與節點都將嘗試對此進行處理，那又如何來確定應該使用哪一個節點所反饋的結果呢？

中本聰偉大的地方在於，它採用了巧妙的設計來解決這一個問題。我們都知道比特幣是基於區塊鏈技術的數字貨幣的一種應用，其發行過程不依賴於任何機構，而是透過挖礦。那挖礦是什麼呢？其實所謂的挖礦本身是分散式網路節點共同參與的名為POW（Proof of Work，工作量證明）的共識過程來完成交易的驗證與獲得記賬權的。

在比特幣中共識過程本身就是挖礦，參與挖礦的節點稱之為礦工。礦工的職責是完成繼續所出的一套數學題，誰最先完成運算誰將獲得最終的記賬權。我們來一起看下究竟是怎麼樣的數學題才能完美解決記賬權爭奪戰。

具體如下：

生成交易，並與其它所有準備打包進區塊的交易組成交易列表，生成Merkle根雜湊值。將Merkle根雜湊值，與區塊頭其它欄位組成區塊頭，80位元組長度的區塊頭作為Pow演算法的輸入。

區塊頭 = Nonce + 上一個區塊HASH值 + 當前Merkle跟HASH+難度值+時間戳+版本

不斷變更區塊頭中的隨機數Nonce，對變更後的區塊頭做雙重SHA256雜湊運算，與當前難度的目標值做比對，如果小於目標難度，即Pow完成。

SHA256（SHA256(version, hashPrevBlock, hashMerkleRoot, time, bits, nonce)) < TARGET

Pow完成的區塊向全網廣播，其他節點將驗證其是否符合規則，如果驗證有效，其他節點將接收此區塊，並附加在已有區塊鏈之後，之後將進入下一輪挖礦。

PoW優缺點

優點：

去中心化，將記賬權公平的分派到其他節點記賬權是透過看節點的PoW， 誰挖礦最快， 誰就能拿到記賬權。安全性高，作惡需要花費高昂的成本，因為獲得正確雜湊值的機率和算力成正比，如果沒有掌握51%的算力就不能作弊，由於作惡的成本遠遠高於誠實挖礦的成本，因此安全性高。

缺點：

會造成資源浪費 因為挖礦需要大量的雜湊運算，需要電力和各種算力資源，而且找到合適的雜湊值實際上並沒有其他的作用。網路效能太低 因為比特幣出塊的時間是10分鐘， 所以交易確認至少需要10分鐘，而且目前支援支援每秒7筆交易的速度，不適合商業用處。PoW共識演算法算力集中化。 目前挖礦礦池是主力， 算力高的礦池有選擇權， 持本人麼有參與決定的權利。

常用的幾種共識機制

今天我們透過一個例子瞭解了什麼是共識機制，以及共識機制在區塊鏈中的意義。透過對POW的機制的研究，瞭解到比特幣透過挖礦的機制保障節點間共識。在文章的最後我列舉了常見的共識機制以後有機會我們深入探討。