比特币网络最惊人的发明：共识机制

在本次讲座中，我们将讨论比特币网络最了不起的发明，即它的共识机制。 这是整个比特币网络的协调机制，也是其他尝试制作电子货币的人没有解决的问题。

通过前面的讲座，我们了解了比特币的基本思想，也知道它不仅是区块链，还有区块集。

l 每十分钟选举一次

那么下一个问题就是，谁来记这个账？ 在传统社会里，大家通过选举选出一个中央代表，比如银行，以后信任他。 事实上，比特币网络也是通过选举来进行的，只不过每十分钟进行一次选举。 在这十分钟内，全网所有CPU都投入计算工作量解决一道数学题的竞赛，最先计算出结果的节点获得记账权。 它向整个网络添加了一个新块，就像向分类帐添加了一个新页面一样。 这称为 pow，工作量证明。 获得记账权的矿工将获得比特币作为奖励，因此类比于淘金，竞争记账形象也被称为挖矿。 虽然也是选举中心的代表记账，但是每十分钟选举一次，还要看数学的随机性，所以其实最后还是去中心化的。

工作量证明首先用于反垃圾邮件。 很多人应该都收到过垃圾邮件，或者那些销售短信、骚扰电话等等。 在反垃圾邮件系统中，如果你想给一个人发邮件，你必须先做一道数学题。 会占用一些计算时间和cpu资源，一般情况下感受不到这种负担，但通常同样的垃圾邮件会被发送给大量的人，所以负担会成倍增加，导致发件人无法承受这一算，便无法大举进行，渐渐退却。

哈希碰撞挖矿规则

大家在挖比特币的时候，其实都是在争着先计算新加入的区块中的哈希值。 我们知道，每个区块的哈希值就是将本区块中的转账记录与上一个区块的哈希值相结合，计算出一个新的哈希值。 计算哈希值实际上非常快。 之所以在比赛中使用这个，是因为对这个哈希值有特殊的要求，256位的前几位必须是0，就像选一个手机号希望后面有几个8一样. 相同的。

哈希值的生成是随机的。 为了使哈希值满足要求，区块的内容必须不断变化，只有当内容发生变化时，哈希值才会发生变化。 但是你不能改变交易记录，所以区块里多了一个数字，叫做nounce。 只要不断改变这个数字，整个区块的哈希值就会改变。 这个数字是专门用来组成哈希值的。

2的256次方是一个非常大的尺度，如果需要的0越多，符合要求的数就越少。 这意味着你必须尝试更多次才能找到它，而且由于结果是随机的，没有比尝试一个一个地改变随机数更好的捷径了。 所以如果有人找到答案，就证明已经支付了足够的CPU计算工作量。

为了让工作量保持足够的难度，每2016个区块，即大约2周，全网会根据过去2016个区块的平均出块时间调整0的个数，从而调整计算难度。

顺便说一句，其实10分钟内准时挖出来的几乎没有。 实际情况时快时慢，因为hash分布是随机的，所以难度调整更多的是根据被发现的概率来调整。 一个矿工在十分钟内找到答案的概率，基本等于他的矿机算力占全网算力的百分比。 目前全网挖矿计算每年消耗的电量几乎相当于全球用电量的1%左右。

lPow的内涵：公平、安全的账本系统

那么这样的POW工作量证明机制好不好？ 可以说非常适合建立货币体系。

l 首先比特币共识机制，他很公平：比如改成根据ip地址抽签决定，那么一些掌握分配ip能力的人就很容易形成集中控制。 而pow需要真正的cpu实力和电费的投入，不能偷懒走捷径。

l 第二，有利于更安全的网络：对于一个货币系统来说，安全性非常重要。 这很像我们换手机的时候，你怎么把照片存到手机里。 一是找一个靠谱的大平台，比如百度网盘。 如果此方法不允许您使用它，请前往中心。 那我们就多存几个地方，比如在家里的电脑上，也把它复制锁在U盘里，因为在家里，所以就放心了。 在去中心化网络下怎么能放心，那就是负责记账和存储的人必须足够强大。 pow机制下，cpu算力和电费投入是实力的象征。 一个功能强大的计算机被用作我的代表，这样我们就可以放心地将任务委托给他。 同时，算法的随机性保证了不是简单的算力排名，这样就不会每次都是同一个人记账。

l 更稳定：通过动态调整难度，不怕CPU速度变快，也不怕有人退出。 就像亚当斯密说的那只看不见的手，只要有足够多的人退出，难度降到一定程度，就会有人愿意重新加入。 就像今年看到猪肉涨价一样，明年养猪的人会更多。 而且既然是货币体系，交易确认时间不能一时快一慢。 如果你不知道别人需要多长时间才能收到你的钱，你就无法进行交易。 所以他让整个网络非常稳定有序。

n 最长链机制

说到这里，基本上大部分问题都解决了，但是还剩下一点点，就是最长链机制。 稍加思考就会发现，矿工在挖矿的时候，只需要找到满足第一个0个数要求的hash即可。那么显然满足要求的答案不止一个。 如果两个矿工同时挖出一个符合要求的区块怎么办？ 此时，比特币网络将采取暂时的观望策略。 矿工可以随意选择哪一个继续挖，等到下一个区块出现再看哪个更长。 所有矿工都默认在最长链后面挖矿。 这是最长链机制。 其实这样也变相的达到了少数服从多数的效果，选票是根据cpu来的。

说到这里，比特币网络的核心记账思路就说完了。 综上所述比特币共识机制，他利用哈希算法像盒子一样将块一个一个地打包，形成重复的增强。 网络每十分钟进行一次选举，最先找到答案的矿工获得记账和打包权，并获得比特币奖励。 全网通过调整哈希值中top 0个数的要求来动态调整难度。 它就像一只看不见的手，保证了始终最能代表网络整体实力的CPU获得记账权，让整个网络更加安全稳定。 同时，通过最长链机制，变相实现少数CPU服从多数的民主投票。 .

一言以蔽之，比特币的共识机制是建立在对数学算法的信任之上，通过微观上十分钟一次的中心化选举和民主投票，实现宏观上的去中心化治理。