区块链100问区块链的共识机制是什么?

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一般而言,在介绍区块链时经常会提到两个例子:一是由古老的记账模式延伸到分布式账本,二是拜占庭将军问题(Byzantine Generals Problem)。使用分布式账本目的是让每个节点都能够验证交易,而拜占庭将军问题与账本的一致性有关,即本文要讨论的共识机制(Consensus)。

区块链上的共识机制主要解决由谁来构造区块,以及如何维护区块链统一的问题,该问题的理论基础是拜占庭容错(Byzantine Fault-Tolerant,BFT)。BFT从上世纪80年代开始被研究,目前已经是一个被研究得比较透彻的理论,存在解的前提条件及具体实现都已有现成算法。不过本文不打算从BFT说起,因为要分析的是区块链共识机制的演进过程,而中本聪并没有采用BFT。其实在我研究比特币伊始,即便在理解了POW机制之后的很长一段时间内,并不了解拜占庭将军问题。后文分析 HyperLedger Fabric的PBFT以及小蚁项目的DBFT时再全面阐述拜占庭将军问题及传统分布式一致性算法(PAXOS、RAFT)。

共识机制的核心是区块的构建和检验,POW系统构建区块的过程一般称为“挖矿”(mine),POS 系统PPC的区块构建方式一般称为“铸造”(mint),而NXT的区块构建方式一般称为“锻造”(forge)。

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