1.15.2　共识算法

正如前面所说，比特币网络中的所有节点都会接收到一组转账记录（一个区块），然后把这个区块更新到本地的账本记录中。这里就有一个问题，由于各节点处于分布式网络中，有可能不同的节点收到不同的记录，如果节点都随意增加记录，那么整个比特币网络中的记录就无法保持一致。为了保持记录的一致，那么必须确认哪个区块被优先写入，也就是需要以某一个节点的操作为准。但如果人为规定以某个节点为准，就意味着这个节点比其他节点更权威，相当于变成了一个中心节点，那么去中心化的优势就荡然无存。区块链的分布式共识算法就是设计用来解决这个问题。共识算法能够让区块链中的节点认同某一个节点的记录，同时这个认同并不是固定某一个节点，而是区块链中的所有节点都有可能获得这个权利。

比特币使用的共识算法叫作PoW共识机制，全称是Proof of Word，中文翻译为“工作量证明”。PoW机制是1997年由亚当·巴克（Adam Back）发明的，主要是为了解决垃圾邮件泛滥的问题。主要思路是邮件接收者不是任意接受别人的邮件，在一次有效的邮件发送接收过程中，发送者需要计算一个难题，然后把这个难题的答案同时发送给接收者，接受者先验证这个答案是否有效，有效的话才接收邮件。

可以看出，PoW中最重要的就是计算一个难题。这个难题需要具有一个特点，那就是计算出这个难题的答案比较困难，而验证这个难题却比较简单。因为如果验证和计算一样复杂的话，那发送方和接收方的成本就是一致的。从经济上来说，成本一致也就很难实现防止恶意攻击的目的。

关于计算困难但验证容易的问题，我们可以举一个现实中的例子。比如323由哪两个数（要求每个数都大于1）相乘得到？这个问题的计算就比较复杂，必须一个数字一个数字地去试，相反，验证这个问题很简单，直接把对方给的两个数字相乘，然后看结果是不是323就可以，一次乘法就出结果。（注：答案是19和17，并且答案唯一。）

比特币就使用了这种机制，所有节点要记录一个新的区块，需要计算一个非常复杂的问题，先算出答案的节点就获得了记录新区块的权力，其他节点都会使用这个节点的记录。虽然理论上也有可能其他的节点在同一时间计算出答案，但在实际运行中，这个概率可以小到忽略不计，事实上比特币运行这么多年，证明了这个机制是非常稳定安全的。