浅谈POW共识机制

共识机制是区块链的核心基石，是区块链系统安全的重要保障。 区块链是一个分散的系统。 共识机制让分散在世界各地的数千个节点通过数学手段就区块的创建达成共识。 共识机制还包括促进区块链系统有效运行的激励机制，是建立区块链信任的基础。

区块链公链常用的共识机制有POW、POS、DPOS、BFT，以及多种机制混合的共识机制。 共识是指系统节点达成共识的过程，分布式系统的一致性体现在三个方面：

终止：所有进程最终都会在有限步数中结束并选择一个值，算法不会无限执行。

协议：所有进程必须就相同的值达成一致。

有效性：输出内容由输入内容根据系统规则生成，输出内容合法。

Finality衡量的是共识的效率，这在一些对交易确认的实时性要求很高的场景中非常重要，而统一性和合法性则表征了共识的安全性。 在区块链系统中，去中心化程度表征了分布式系统的大规模协作程度。 因此，我们从效率、安全、去中心化程度三个维度对各种共识机制进行评估，这就是著名的区块链“不可能三角”理论。

POW共识机制：

比特币采用的POW工作量证明共识机制，在生成一个区块时，系统让所有节点公平地计算一个随机数，最先找到随机数的节点就是该区块的生产者，并获得对应的区块奖励。 由于哈希函数是哈希函数，所以解决随机数的唯一方法只能是数学上的穷举。 随机性很好，每个人都可以参与协议的执行。 由于默克尔树根的设置，也可以快速实现哈希函数解的验证过程。 因此，比特币的POW共识机制门槛很低，不需要中心化权威机构的许可，所有人都可以参与，每个参与者都不需要身份认证。

同时，中本聪通过工作量证明机制破解了无门槛分布式系统的“女巫攻击”问题。 对系统发起攻击需要50%以上的算力，系统安全性强。

POW共识的优点可以概括为：

算法简单，易于实现，节点可以自由进入，去中心化程度高。

破坏系统需要巨大的投资，而且安全性极高。

区块生产者的选择是通过节点求解哈希函数来实现的。 提案生成、验证和达成共识的过程是一个纯数学问题。 节点无需交换额外信息即可达成共识，整个过程无需人工参与。 .

在保证安全的前提下，比特币系统的设置牺牲了一定的确定性。 因此，POW共识算法也存在一些问题：

为了保证去中心化程度，很难缩短区块确认时间。

没有最终性，需要检查点机制来补偿最终性，但随着确认数量的增加，达成共识的概率也呈指数级增长。 由于这两个问题保证比特币的安全性的三个维度，为了保证安全，一笔交易只有在产生6个新区块后才能在全网得到确认，这意味着一笔交易的确认延迟时间在1小时左右，不能满足实际应用世界上对交易实时性要求高的场景。

另一方面，POW 共识算法带来了很多硬件设备的浪费。 随着比特币价值的提升，比特币算力竞争经历了从CPU到GPU，再到ASIC专用芯片的阶段。 强大的ASIC芯片矿机将挖矿算法硬件化，ASIC芯片矿机淘汰后，没有其他用途，造成大量硬件浪费。

UENC自主研发的DPOW（Directional Proof of Work）共识机制，拒绝资源中心化挖矿，是一种环保、无竞争的挖矿方式。 UENC挖矿的本质是矿机节点为主网用户提供各种代币交易验证服务，获得UENC奖励的过程。 每个节点设备在主网进行验证时，都是一个随机数选择的过程。 在这个过程中，会根据广播距离的近、中、远随机选择可信节点进行交易验证和签名。 因此保证比特币的安全性的三个维度，矿工获得奖励的机会均衡且均等，矿工只需要调整自己的gas range即可。 UENC秉承公平公正的生态价值观，采用统一的预抵押机制，能够保障新老矿工的平等权益，维护UENC社区生态的健康发展。 UENC现阶段解决了交易拥堵和手续费高的问题，期待2021年UENC能给我们带来什么创新和改变