【一期四团Day4-王建琼】初识区块链（三）

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区块链能够保证数据安全、不可篡改以及透明的关键技术包括两方面：数据加密签名机制和共识算法。关于数据签名前面以及提及，这里我们看看共识算法是如何工作的。
区块链中的共识机制可以保证最新区块被准确的添加到区块链上，保证所有节点存储的区块链信息一致，防止区块链分叉和抵御恶意攻击。当前的共识机制有：工作量证明、权益证明、工作量证明与权益证明混合、股份授权证明、瑞波共识协议等。典型的比特币中运用的就是工作量证明，工作量证明又是如何实现这些功能的呢？
1.有效性
假设一个交易游戏有100人参加，如果来保证交易的有效呢？传统的方式，就是有个中心机构，如银行或者支付宝平台等，由它来证明交易是有效的。
在去中心化的区块链中，没有权威中心，每个人都是平等的。那就大家一起投票，得票最多的那笔交易就认为是一个合法的交易。就如我们投票选班长选总统一样。只不过在区块链中不是一人一票，而是一个CPU一票，所以要想造假，就必须要控制足够多的CPU资源。参与人数100人，说服大部分人的成本还是可控的，一旦参与人数上万后就很难了。同理当区块链系统的节点越来越多时，比如现在的比特币，控制足够多的节点就越来越难。
2.工作量强度
在投票工作，如果确认交易的工作非常小，比如举个手打个勾就OK了，那伪造交易就变得非常的简单了。区块链中交易的确认工作需要耗费一定的运算能力和时间，比如比特币中引入的工作量证明机制(POW)，而普通的用户端只需要简单运算，就可以辨别交易的真伪了。现实生活中政府需要花很大物力人力进行防伪，老百姓只要简单辨别真伪即可。
POW机制中进入哈希现金算法，此算法需要在交易数据块中找到一个随机数，随机数中饱含多个0，计算机要用穷举法才能找到这个随机数。而且随机数中随着0的数目增多，计算机的工作量呈指数级增长。只有找到这个随机数才能确认这个交易数据块。
因为哈希算法的穷举法，如果网络上的诚实节点超过50%，伪造者要伪造一个成功的交易记录的概率非常的低，但还是有可能的。就如再大的工作量，也还是存在概率去超越的。这就有了区块链后面的机制。
3.方向性
面对上文中存在的伪造概率，区块链引入了交易链机制。即把所有的交易记录，按照时间戳串联在一起形成一个链条。就像往绳子上面串珠子，每个珠子都编上号，按照先来后到的顺序排列好。这样交易链就具有了方向性。而且链条中最长的才被公认为真实的。
如果伪造者的运算能力低于50%，伪造一个交易有一定概率，伪造两个概率会更低，如果还有运算能力更强的诚实节点，那么伪造的概率就更低了。而且随着时间的推移，成功的概率呈指数级下降。比如现在已经有100个区块，伪造者要想修改交易记录，因为区块链的方向性，就得从头开始计算，需要算出101个区块才行。在这个过程中，诚实节点产生的区块数已经远超过101了。随着区块链的加长，这种伪造的概率就更低了，成本巨大。
4.交易确认延迟
另外区块链的交易记录确认是非实时的，具有延迟性。当前交易数据块运算出来后，向全网广播等待被确认，同时系统特意安排在此交易被确认前，又有N个交易被计算出来。所以如果伪造者要推翻某个交易，同样需要生成后面的N歌交易数据块，这种往前滚动的方式，让伪造的概率趋近于零。就如在比特币中，交易一次的确认时间大概为10分钟，还需要6个区块生成时间最终被确认。在将近1个小时的时间段中，已经又产生了至少6个数据块了。


以上主要从工作量证明中寻找了区块链共识机制中的特性，它的内部算法和机制环环相扣，步步推进，把伪造交易记录的概率趋近于零，从而保证了区块数据的安全和不可篡改，这也是信用建立在算法上的基础。