编者按：本文来自蓝狐笔记，作者EdwardThomson，Odaily星球日报经授权转载。
为了更好地理解为什么我们需要在区块链技术中引入共识算法，我们需要了解比特币的区块链技术都解决了哪些问题？最为关键的问题有两个：双重支付中心化的货币发行本文首先介绍比特币解决上述问题的方法，其次讨论共识的一些精妙之处，如容错性和最终性，最后以一些项目为例子进行讨论，以及探讨未来的方向。
比特币如何解决双重支付和货币发行问题？
要理解为什么容错性对区块链如此重要，有必要解释一下比特币解决的两个问题。换句话说，为了防止任意超发，比特币以一种可预测、透明且去中心化的方式发行货币。管理货币转账和发行过程的机制的就是共识算法，能够确保整个交易历史的一致性。共识算法在区块链技术时代并不是新玩意儿，强调比特币为什么具有创新性是很重要的：因为在公有的无须许可的网络中，即使有潜在的恶意行为者出现，比特币也可以达成共识。PoW的共识算法
宁波保税区首个通证经济产业园正式开园:宁波保税区首个通证经济产业园正式开园，标志着宁波市通证经济由理论探索阶段正式迈入产业实施阶段，区块链“宁波模式”正式起航。宁波保税区通证经济产业园作为保税区金融科技(区块链)产业园的“园中园”，入驻企业同步享受金融科技(区块链)园区相关政策。产业园将以区块链底层技术应用为基础，推动与实体经济深度融合，探索“通证+消费经济”的场景化应用，更好服务产业链、供应链和消费升级，为新发展格局作出积极贡献。宁波通证经济产业园初期定位以区块链技术产业应用为基础，逐步推动产业数字化、数字通证化、通证资产化、资产证券化，并根据国家对数字资产交易的开放进度和规范要求，为中心培育的企业开辟一条数据上市的新路径；同时积极探索引导园区内实现通证化的企业使用区块链化的数字税收系统，成为总部经济税源地。[2020/10/12]
众所周知，像比特币这种PoW的区块链，节点通过获得创建新区块所产生的新币奖励，来维护整个网络的安全。该奖励提供了一种激励机制，使矿工在尽可能快速创造新区块的同时，始终表现诚实。获胜的关键在于，创造新区块需要解出一个独特且计算困难的数学难题。它数学题的难度从根本上限制了新区块产生的速度，且答案的唯一性可以使网络识别出获胜节点。虽然恶意行为不会受到特意惩罚，但并没有动力去做，因为不诚实的行为存在机会成本。存在的一个问题是，节点之间的通信不是即时的，因此处于网络中不同地理区域的节点可能会收到自称已解出难题的不同区块。两个不同的节点有可能碰巧都合法地解出了难题，但是由于全网不同区域间不是即时通信，网络中的不同分区就会选择基于不同的获胜区块来构建区块链。这会导致临时分叉，但由于总有新区块被添加到每个分支上，最终总会出现一个较长的分支。选择最长的区块分支，实际上是比特币为实现共识而制定的规则，该规则被称为最长链规则。较短分支上的区块则会被丢弃，并且所有不在主分支上的交易最终都会被添加到主分支的区块中。请注意，非法交易则不会被包含在构成最长链的区块中。包含此类交易的区块也将被丢弃，因为任何“货币”都只能被花费一次。这里需要注意的是，大多数节点都是诚实的，并且这些节点不会尝试去破坏协议。理论上讲，一条新的最长链可以通过拥有更强的挖矿算力创造出来。但是这对于靠近“链的头部”的区块来说，风险是最大的。区块在整个链上的深度越深，它被逆转的可能性就越小。这说明PoW链上的区块总是会有被逆转的可能，那么这些区块中的交易也就可能都没发生。在一条被恶意创造的链上，交易是不会被保存进新区块中，原因如上所述。比特币白皮书中建议，等待6个区块的时间便足以确保交易不会被拒绝，因为此时区块被丢弃的可能性非常小。我们可以从这里认识“最终确定性”：无法被逆转的区块可以被称作是“最终确定的”。在比特币及其他PoW区块链中，最终性并不是那么完美，因为区块总有被逆转的可能。以上说明，比特币具有强大的抵抗故障的鲁棒性，并且可以在公共和无须许可的网络中以去中心化的方式发行货币。通过探索确保最终性的方法，能够确保更高水平的安全性。这一观点将在后文的容错部分中进行探讨。PoS区块链
掌柜调查署丨王东临：区块链用通证经济创造了新的组织形态:在今日的掌柜调查署上，YottaChain创始人王东临发言指出：区块链用通证经济创造了新的组织形态，超越了公司制度。公司是用利润来推动股价上升的，创始团队为了自己的利益为公司赚取利润，让自己的股权能值钱；区块链则通过将所有者、生产者、使用者的统一，用新的方式来推动创业者财富的增长。利用通证将股权属性和商品属性统一，用商品属性的通证的增值来推动股权属性的通证的增值。[2020/3/16]
还应该注意的是，一些权益证明区块链的运行方式与比特币类似。大多数PoS链用选举产生区块来代替挖矿。与PoW链让获胜矿工创建下个区块不同，PoS链的新区块是由随机选择的节点来创建。被选中的概率是由权益的数量来决定的。这个理念是，持有的币越多，说明更希望区块链取得成功，因此这样的节点将获得更大概率来创建下个区块。NXT是最早的PoS链之一，使用这种随机领导者的方法来创建新区块。NXT的共识机制与比特币相同：创建的新区块都会被添加到最长链上。通过遵守这个规则，任何分叉问题都能够被解决，节点则继续在最长链上创建区块。拜占庭协议与容错性
动态 | 中国财富出版社新书中以元界DNA为案例介绍通证经济画布:近期，由中国财富出版社出版，谢林俯、法兰克著作的《财富第十波2.0 通证时代的数字黄金》正式发行，书中通过宏观认知通证经济时代未来的发展态势及经济魅力，揭示未来社会经济发展的挑战与机遇。
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同时，该书以元界DNA为案例，介绍了通证经济画布的作用。书中指出，元界是国内领先的公有区块链，元界DNA以数字身份、数字资产和价值中介为核心，为企业、金融机构、信用机构及产权溯源等领域提供区块链技术解决方案。[2020/1/6]
当参与者出现违反协议的操作时，就会出现错误。对区块链来说，因为可能存在恶意行为者试图利用协议的弱点，所以我们希望协议足够安全，可以抵御任何故障。任何可抵御任意故障的协议，也足够安全去防范随机故障及恶意行为者。即使有一小部分参与者的行为表现异常，拜占庭容错协议也能正常工作。行为不当的节点，可能是发生了意外故障，也可能是恶意行为。当然，这里假设大多数参与者都是遵守协议的。这种观点在一篇名为“拜占庭将军问题”的研究论文中提到。该问题讨论的是，多个参与者如何就一个简单的信息达成一致。当在拜占庭协议中达成共识时，商定好的结果一定是正确的。也就是说，商定的结果可以被看作是确定性的正确，而不是概率性的。当应用在区块链时，拜占庭算法保证了交易的最终性。这意味着一旦在区块中达成协议，区块就会最终确定，其中的交易也不能被逆转。显然这与比特币和其他PoW链不同。如上所述，那些链仅能达成一定概率的确定性。比特币的共识类型通常被称为“中本聪共识”，很容易看出来，为什么它会和拜占庭容错混淆，因为二者都是可容错的，但只有后者才能保证最终确定性。更深层次的混淆，来自于比特币的区块创建与共识算法高度重叠。但事实上并不需要这样。以太坊未来路线的提案之一，就是像现在一样继续由矿工生产区块，但会让一些节点充当验证者来提供最终确定性，从而加强共识。验证者在已创建的区块上进行投票。通过给某个区块投票，即表示他们认为该区块是正确的。一旦有三分之二的验证者投票，那么这个区块就可以被认为是最终确定的了。这种在挖矿后的拜占庭共识机制被称为“最终确定性组件”。发展探索
声音 | 数字资产研究院副院长孟岩：通证经济需要坚实的逻辑来一起成长:在第二届世界区块链大会圆桌会议“聆听现场：大风口，大时代，区块链发展历史新机遇”中对于区块链行业的新风口在哪里，港交所前海联合交易中心总经理董峰表示，真正有落地性要走向传统行业，金融行业的边际效益并不理想，传统行业拉动效果更强。数字资产研究院副院长孟岩表示，区块链总体来说，新政之后一些政策细则及落地实施都需要一个周期，在此之前，一些区块链已经成型的领域会出现一种异样的繁荣，而比如通证经济等政策提到的新方向将会“慢热”，这些需要坚实的逻辑来一起成长，也会是新的机会。[2019/11/8]
大多数正在开发的新项目都将区块创建与共识进行分离。未来的一些区块链也将采用混合共识算法。这一部分将介绍一些正在探索的未来方向。CosmosCosmos的区块创建也是由随机选择的领导者完成，但是Cosmos的共识中没有最长链规则。相应地，它采用了被称为Tendermint的拜占庭算法。这意味着每个区块都能保证最终确定性。此外，如果验证者不能就单个区块达成共识，按照Cosmos的设计，Cosmos将会暂时停下来，以防止分叉。Polkadot波卡Polkadot采用混合共识算法。区块将由随机领导者创建，该领导者会将下个区块添加到最长链上。Polkadot还将采用拜占庭协议，但不是每轮投票只产生一个区块，而是在一次投票中最终确定多个区块。采用混合共识机制的一个好处是，区块链可以在最长链上连续生产区块，同时在不影响链活性的情况下，最终实现拜占庭最终确定性。目前在Polkadot当前的测试网络PoC-2中，其共识类似于Cosmos。区块由随机选择的验证者节点生成，在通过拜占庭协议将其最终确定后，再生产下个区块。Cardano简单来说，Cardano的共识算法类似于比特币。与NXT相同，区块的生产由随机选择的领导者完成。Cardano团队已竭尽全力解决了一些在随机选择领导者时出现的问题。他们已经确保选择领导者的随机性与目前比特币出块方式一致。然而比特币是没有领导者的，区块由随机矿工生产。挖矿难题的解集将分布在拥有最大哈希算力的矿工附近。Ethereum以太坊以太坊也曾经尝试通过加入一个在出块后保证最终确定性的步骤，来加强共识算法的方式。区块仍旧通过PoW生成，但是会有一组验证者节点对已出区块的正确性进行投票。这就是所谓的“最终确定性组件”。也就是说，该方法结合了最长链规则和拜占庭容错算法：即两种共识算法的混合。最近似乎有迹象表明，以太坊将可能使用权益证明取代PoW，使以太坊与正在开发的新链保持一致。区块将由一个随机领导者来创建，然后由一个最终确定化组件来最终确定。优化方法区块链的“旧时代”主要围绕使用PoW挖矿及使用最长链规则，来增强网络共识。后来为了用更节能的方式，开始尝试使用PoS取代挖矿。过去的PoS链仍然使用最长链规则；然而，近年来的趋势是将拜占庭容错协议也纳入共识机制：而不使用最长链规则，或者让两者共存。
现场丨上海高级金融学院教授、美国联邦储蓄银行（亚特兰大）前研究员：通证经济其微观基础是商业模式 仍在探索早期:8月15日，由UBI主办的“全球区块链合作联盟”成立大会上，上海高级金融学院教授、美国联邦储蓄银行（亚特兰大）前研究员胡捷在讲解通证商业模式时说，通证经济其微观基础是商业模式，探索仍在早期。通证商业模式适合设计权益表达、权益管理、权益交换的应用。具体来说有确权存证类应用（知识产权、数据资产化、溯源防伪等），权益交换类应用（解决对手间的信任问题，如分时度假等）；多方协作类应用（通过权益的产生、交换协调人的分工配合，如新电商平台）。其待解决的问题有如何做动态调整、如何做纠纷仲裁、如何做战略选择等。通证经济未来以来，我们常常高估未来一年的变化，但却低估未来五年的变化。[2018/8/15]
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