共識機制 | 牛的大腦

共識機制（Consensus）是區塊鏈技術的核心組成部分，用於確保去中心化網絡中的所有節點（參與的電腦）對區塊鏈上的數據（如交易記錄）達成一致，維護帳本的可信性和一致性。

共識機制是一套規則和算法，允許分佈式網絡中的節點在沒有中央權威的情況下，就區塊鏈的狀態（如交易的有效性、新區塊的添加）達成共識。它解決了去中心化系統中的信任問題，防止數據篡改或「雙花」（Double Spending）等攻擊。

換句話說，共識機制就是用來讓這些分散節點在「沒有中心權威」情況下，彼此達成對某件事情的一致認知的演算法/協議。就是「讓大家對發生了什麼事情達成共識的方法」。

這是分佈式系統的關鍵問題，當多個節點同時參與處理資料或決策時，如何保證每個節點對系統的狀態擁有一致的看法，這就需要透過共識機制解決

情境銀行轉帳：

拜占庭容錯源自拜占庭將軍問題（Byzantine Generals Problem），這是一個理論模型，描述在分佈式系統中如何應對不可靠或惡意節點的挑戰：

共識機制主要方法，即通過某種規則決定誰有權生成新區塊並添加到區塊鏈，常見的規則有以下

定義：PoW是一種共識算法，要求節點（通常稱為礦工）通過解決複雜的數學問題（計算雜湊）來證明其工作量，從而獲得生成新區塊並驗證交易的權利。
運作原理：
- 礦工競爭解決一個數學難題，通常是找到一個符合特定條件的雜湊值（Hash），需要大量計算資源。
- 問題的難度會動態調整，確保區塊生成速度穩定（如比特幣約每10分鐘一個區塊）。
- 率先解決問題的礦工可將新區塊添加到區塊鏈，並獲得獎勵（如比特幣）。
特點：
- 高安全性：篡改需要控制全網51%以上的算力，成本極高。
- 高能耗：需要大量計算資源，消耗大量電力。
- 去中心化：任何擁有算力的人都可參與，無需許可。
例子：比特幣、早期以太坊（2.0前）。
優點：
- 安全性高，經過多年驗證。
- 抗攻擊能力強，特別是對「雙花攻擊」。
缺點：
- 能耗極高，對環境影響大。
- 交易處理速度較慢。
- 算力集中可能導致中心化風險（如大型礦池）。

定義：PoS是一種共識算法，節點（稱為驗證者）根據其持有和「抵押」（Stake）的加密貨幣數量及時間，獲得驗證交易和生成區塊的權利。
運作原理：
- 參與者將一定數量的代幣鎖定（抵押）在網絡中，作為「權益」。
- 系統根據抵押的代幣數量、持有時間或其他因素，隨機或按規則選擇驗證者來創建新區塊。
- 驗證者因參與共識獲得獎勵，無需大量計算。
特點：
- 低能耗：無需大量計算，節能環保。
- 經濟激勵：持有更多代幣的驗證者有更高機率被選中，但需承擔代幣鎖定風險。
- 懲罰機制：惡意行為（如驗證錯誤數據）可能導致抵押代幣被沒收（Slashing）。
例子：以太坊2.0、Cardano、Tezos。
優點：
- 能耗低，環境友好。
- 交易速度較快，適合高吞吐量應用。
- 鼓勵長期持有，增強網絡穩定性。
缺點：
- 可能導致「富者愈富」，代幣集中者更易獲得權利。
- 安全性相對PoW尚未經長期大規模驗證。
- 需要設計複雜的懲罰機制防止惡意行為。

補充：其他規則：

委託權益證明（Delegated Proof of Stake, DPoS）

實用拜占庭容錯（Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT）