6、区块链共识机制深度解析

区块链共识机制深度解析

1. 区块链基础与共识需求

区块链作为一种去中心化系统，其运行依赖于密码学和分布式系统这两大计算机科学分支。密码学原理使区块链数据具有不可变性，但要实现这一点，所有节点必须就一个构建好的区块达成共识，将其纳入区块链。

在去中心化的区块链中，没有中央权威来领导和协调决策。这与中心化系统不同，中心化系统有明确的决策者。而区块链要做出决策，所有参与节点必须就系统的最佳选择达成一致。达成共识是分布式系统的基本要素，区块链作为分布式账本，本质上就是一个分布式系统，它利用点对点网络来确保数据的稳定、永久和不可变，节点通过共识就创建新块的决策达成一致。

2. 分布式系统概述

分布式系统是一种计算模式，其中两个或多个组件（也称为节点、进程和参与者）以协调的方式相互协作，以实现共同目标。尽管系统在执行时是分布式的，但对最终用户来说，它被建模为一个单一的逻辑平台。分布式系统的组件或节点分布在多台机器上，通过计算机网络进行通信和协调，传递消息以完成任务。

分布式系统具有以下三个重要特征：
- 组件的并发性：多个组件可以同时执行任务。
- 缺乏全局时钟：不同节点的时钟可能不同步。
- 组件的独立故障：一个组件的故障不会影响其他组件的正常运行。

分布式计算利用分布式系统解决计算问题，将问题分解为多个任务，每个任务由网络中的一个或多个节点通过消息传递来解决。在分布式系统中运行的计算机程序称为分布式应用程序（DApp）。分布式系统的例子包括办公室局域网中员工共享打印机和文件存储、Dropbox和Google Drive等云平台，以及BitTorrent等大规模点对点平台。