比特币工作量证明共识机制分析

工作量证明的共识机制

比特币系统的各个节点遍布全球。 节点之间互不认识，甚至互不信任，每个节点都是平等的。 这就带来了一个问题：谁有权利把数据录入这个账本？

如果几个节点同时向系统写入数据，最后谁会占上风？ 这是一个如何在分布式网络中保持数据一致性的问题。 需要建立规则协议，即达成共识，让参与网络的各个节点实现数据一致性，让各个节点共同遵守，尊重合规。 结果获得一致通过。

此外，这些分布式节点之间会存在很高的网络延迟，各个节点观察到的交易顺序不可能完全一致（著名的“拜占庭将军问题”）。 这时候，也需要建立一种机制，能够识别大约同时发生的事件顺序。

为此，中本聪非常巧妙地结合了密码学的哈希算法，并采用“增加发送信息成本”的方式，让每个分布式节点都可以公平地利用自己计算机的计算能力来竞争簿记，第一个计算它。 想要解答疑难问题的人将获得记账权，并获得一定数量的比特币奖励。 其他人确认会计的正确性并记录下来。 这就是工作量证明（POW）共识机制。

POW共识机制其实就是多劳多得。 比拼的是实力，即各节点比拼自身计算机算力的强弱，争夺记账机会。 算力越强，获得记账的机会就越大，从而获得比特币的机会就越大。

POW共识的过程就是人们常说的“挖矿”过程，每个节点都是一个“矿工”。 所有矿工按照中本聪制定的游戏规则积极贡献，使得比特币系统正常运行十年。

非对称加密算法

密码学的使用是支持比特币系统的基本技术之一。 在数字签名方面，比特币系统采用非对称加密算法。

所谓非对称加密算法就是有一对密钥，解密和加密必须使用两把不同的密钥，其中一个称为公钥，另一个称为私钥。 公钥加密只能用私钥解密，而私钥加密只能用公钥解密。

公钥是公开的，而私钥只能由个人保管。 当一个人要向对方发送加密信息时，只需要得到对方的公钥，然后用对方的公钥将数据加密后发送出去即可。 这样，即使第三方截获了信息，也无法得到加密后的数据，因为没有对应的私钥进行解密，从而保证了数据信息的安全；

另一方面，当一个人用私钥加密信息（或签名）并发送出去，而对方可以用这个人的公钥解密时，就可以确认信息是由发送者发送的。人（因为只有他有私钥）。 这种行为称为数字签名。

非对称加密算法有很多种。 在比特币系统中，使用的是椭圆曲线数字签名算法。 这是目前常用的一种非对称加密算法，简称ECDSA。 其中，EC是“Elliptic Curve”的缩写，DSA是“Digital Signature Algorithm”的缩写。

另外，比特币系统在确定椭圆曲线的参数时，使用了一个名为SECP256k1的曲线参数，使得系统在运行过程中随机获取一个32字节的私钥，然后使用椭圆曲线数字签名算法（使用SECP256k1 curve) )得到公钥，然后多次运行hash算法得到公钥hash，结合版本号形成最终的账户地址。

私钥可以推导出公钥和公钥哈希，但是公钥和公钥哈希不能推导出私钥。 因此比特币采用的是pow共识机制，大家需要妥善保管好私钥。 一旦私钥丢失比特币采用的是pow共识机制，就意味着账户中的资产无法找回。