信用創造的去中心化

Ⅰ 區塊鏈常見的三大共識機制

區塊鏈是建立在P2P網路，由節點參與的分布式賬本系統，最大的特點是「去中心化」。也就是說在區塊鏈系統中，用戶與用戶之間、用戶與機構之間、機構與機構之間，無需建立彼此之間的信任，只需依靠區塊鏈協議系統就能實現交易。

可是，要如何保證賬本的准確性，權威性，以及可靠性？區塊鏈網路上的節點為什麼要參與記賬？節點如果造假怎麼辦？如何防止賬本被篡改？如何保證節點間的數據一致性？……這些都是區塊鏈在建立「去中心化」交易時需要解決的問題，由此產生了共識機制。

所謂「共識機制」，就是通過特殊節點的投票，在很短的時間內完成對交易的驗證和確認；當出現意見不一致時，在沒有中心控制的情況下，若干個節點參與決策達成共識，即在互相沒有信任基礎的個體之間如何建立信任關系。

區塊鏈技術正是運用一套基於共識的數學演算法，在機器之間建立「信任」網路，從而通過技術背書而非中心化信用機構來進行全新的信用創造。

不同的區塊鏈種類需要不同的共識演算法來確保區塊鏈上最後的區塊能夠在任何時候都反應出全網的狀態。

目前為止，區塊鏈共識機制主要有以下幾種：POW工作量證明、POS股權證明、DPOS授權股權證明、Paxos、PBFT（實用拜占庭容錯演算法）、dBFT、DAG（有向無環圖）

接下來我們主要說說常見的POW、POS、DPOS共識機制的原理及應用場景

概念：

工作量證明機制（Proof of work ），最早是一個經濟學名詞，指系統為達到某一目標而設置的度量方法。簡單理解就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作，通過對工作的結果進行認證來證明完成了相應的工作量。

工作量證明機制具有完全去中心化的優點，在以工作量證明機制為共識的區塊鏈中，節點可以自由進出，並通過計算隨機哈希散列的數值解爭奪記賬權，求得正確的數值解以生成區塊的能力是節點算力的具體表現。

應用：

POW最著名的應用當屬比特幣。在比特幣網路中，在Block的生成過程中，礦工需要解決復雜的密碼數學難題，尋找到一個符合要求的Block Hash由N個前導零構成，零的個數取決於網路的難度值。這期間需要經過大量嘗試計算（工作量），計算時間取決於機器的哈希運算速度。

而尋找合理hash是一個概率事件，當節點擁有佔全網n%的算力時，該節點即有n/100的概率找到Block Hash。在節點成功找到滿足的Hash值之後，會馬上對全網進行廣播打包區塊，網路的節點收到廣播打包區塊，會立刻對其進行驗證。

如果驗證通過，則表明已經有節點成功解迷，自己就不再競爭當前區塊，而是選擇接受這個區塊，記錄到自己的賬本中，然後進行下一個區塊的競爭猜謎。網路中只有最快解謎的區塊，才會添加的賬本中，其他的節點進行復制，以此保證了整個賬本的唯一性。

假如節點有任何的作弊行為，都會導致網路的節點驗證不通過，直接丟棄其打包的區塊，這個區塊就無法記錄到總賬本中，作弊的節點耗費的成本就白費了，因此在巨大的挖礦成本下，也使得礦工自覺自願的遵守比特幣系統的共識協議，也就確保了整個系統的安全。

優缺點

優點：結果能被快速驗證，系統承擔的節點量大，作惡成本高進而保證礦工的自覺遵守性。

缺點：需要消耗大量的演算法，達成共識的周期較長

概念：

權益證明機制（Proof of Stake），要求證明人提供一定數量加密貨幣的所有權。

權益證明機制的運作方式是，當創造一個新區塊時，礦工需要創建一個「幣權」交易，交易會按照預先設定的比例把一些幣發送給礦工本身。權益證明機制根據每個節點擁有代幣的比例和時間，依據演算法等比例地降低節點的挖礦難度，從而加快了尋找隨機數的速度。

應用：

2012年，化名Sunny King的網友推出了Peercoin（點點幣），是權益證明機制在加密電子貨幣中的首次應用。PPC最大創新是其采礦方式混合了POW及POS兩種方式，採用工作量證明機制發行新幣，採用權益證明機制維護網路安全。

為了實現POS，Sunny King借鑒於中本聰的Coinbase，專門設計了一種特殊類型交易，叫Coinstake。

上圖為Coinstake工作原理，其中幣齡指的是貨幣的持有時間段，假如你擁有10個幣，並且持有10天，那你就收集到了100天的幣齡。如果你使用了這10個幣，幣齡被消耗（銷毀）了。

優缺點：

優點：縮短達成共識所需的時間，比工作量證明更加節約能源。

缺點：本質上仍然需要網路中的節點進行挖礦運算，轉賬真實性較難保證

概念：

授權股權證明機制（Delegated Proof of Stake），與董事會投票類似，該機制擁有一個內置的實時股權人投票系統，就像系統隨時都在召開一個永不散場的股東大會，所有股東都在這里投票決定公司決策。

授權股權證明在嘗試解決傳統的PoW機制和PoS機制問題的同時，還能通過實施科技式的民主抵消中心化所帶來的負面效應。基於DPoS機制建立的區塊鏈的去中心化依賴於一定數量的代表，而非全體用戶。在這樣的區塊鏈中，全體節點投票選舉出一定數量的節點代表，由他們來代理全體節點確認區塊、維持系統有序運行。

同時，區塊鏈中的全體節點具有隨時罷免和任命代表的權力。如果必要，全體節點可以通過投票讓現任節點代表失去代表資格，重新選舉新的代表，實現實時的民主。

應用：

比特股（Bitshare）是一類採用DPOS機制的密碼貨幣。通過引入了見證人這個概念，見證人可以生成區塊，每一個持有比特股的人都可以投票選舉見證人。得到總同意票數中的前N個（N通常定義為101）候選者可以當選為見證人，當選見證人的個數（N）需滿足：至少一半的參與投票者相信N已經充分地去中心化。

見證人的候選名單每個維護周期（1天）更新一次。見證人然後隨機排列，每個見證人按序有2秒的許可權時間生成區塊，若見證人在給定的時間片不能生成區塊，區塊生成許可權交給下一個時間片對應的見證人。DPoS的這種設計使得區塊的生成更為快速，也更加節能。

DPOS充分利用了持股人的投票，以公平民主的方式達成共識，他們投票選出的N個見證人，可以視為N個礦池，而這N個礦池彼此的權利是完全相等的。持股人可以隨時通過投票更換這些見證人（礦池），只要他們提供的算力不穩定，計算機宕機，或者試圖利用手中的權力作惡。

優缺點：

優點：縮小參與驗證和記賬節點的數量，從而達到秒級的共識驗證

缺點：中心程度較弱，安全性相比POW較弱，同時節點代理是人為選出的，公平性相比POS較低，同時整個共識機制還是依賴於代幣的增發來維持代理節點的穩定性。

Ⅱ 數字貨幣是什麼通俗解釋

數字貨幣，也稱為數字貨幣，是電子貨幣形式的替代貨幣。它包括密碼貨幣和電子貨幣等多種形式。例如，數字人民幣就是一種電子版的人民幣，它在流通功能和價值上與紙幣相同。數字貨幣的主要特點包括：
1. 基於區塊鏈與去中心化技術：幾乎所有的數字貨幣都依賴於這種技術。加密貨幣如比特幣，在支付和結算過程中不依賴任何第三方機構。它們通過一個公開可查、由整個分布式網路維護的數字總賬，即「區塊鏈」，來實現這一功能。
2. 發行與生產方式：數字貨幣的發行基於一個相互驗證的公開記賬系統。在特定演算法的模式下，系統找出符合條件的一串隨機代碼，將其與其他交易信息打包成一個區塊，記錄在賬本中。這樣，就會產生一定數量的數字貨幣。
3. 法定數字貨幣與傳統數字貨幣的區別：法定數字貨幣以國家信用為價值支撐，具有非法定數字貨幣無法比擬的優勢。法定數字貨幣不僅有價值錨定，還具有信用創造功能，對經濟有實質性的影響。中國的法定數字貨幣是數字人民幣，已於2017年在央行數字票據交易平台進行了測試。參與央行數字貨幣測試的金融機構包括工商銀行、中國銀行、浦發銀行等五家。
通過以上關於數字貨幣的通俗解釋，相信大家對其有了更深入的理解，並希望這些信息能對你有所幫助。

Ⅲ 比特幣就是數字貨幣嗎

說起央行數字貨幣，不得不提到比特幣等虛擬貨幣，二者都是應用區塊鏈底層技術，並具有分散式賬簿特點，因而很多人將其混為一談，但實際上並不完全是一回事。

央行發行的法定數字貨幣，由國家做信用背書，有價值錨定，具備信用創造功能，會對經濟產生實質作用。范一飛表示，法定數字貨幣與紙幣一樣，本質上都屬於純信用貨幣，但數字貨幣可以進一步降低運行成本，並能在更廣泛的領域內以更高效率加以應用。

專家表示，從歷史進程來看，貨幣的載體由貝類、貴重金屬演變為紙幣，再到現代社會流行的第三方支付電子貨幣形式出現，本質上都是在追求交易的便捷性和低成本，而這種趨勢繼續發展，在未來社會的表現形式就是數字貨幣。

文章來源：比特110網

Ⅳ 區塊鏈與數字貨幣之間的「千絲萬縷」

當前區塊鏈和數字貨幣還處於發展階段，還沒有能夠成熟地與市場相貼合，沒有形成健全的法律體系。因此，在區塊鏈和數字貨幣領域還存在著諸多發展問題。區塊鏈有別於數字貨幣，但是數字貨幣又和區塊鏈具有密切的聯系。世界各國的中央銀行都在 探索 更加科學的數字貨幣創造和流通方式，正在推動區塊鏈和數字貨幣理論與實踐的應用發展。世界各國都在緊跟時代潮流，加強對區塊鏈和數字貨幣的研究力度，以優化國家金融貨幣體系，推動金融行業的進一步發展。

區塊鏈是一種運用特有加密技術加持的大資料庫，具有數據隱私保護、去中心化和不可篡改等特有優勢。區塊鏈主要以時間為排列順序，將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，藉助哈希函數編寫的對稱加密函數來保證區塊鏈簽名不被篡改和不能被偽造的分布式賬本，區塊鏈的加密技術使其具有較高的安全保證，決定了其簽名數據資源的唯一性，使儲存在區塊鏈中的數據信息不僅難以被篡改和偽造，還能夠公開透明地展示在使用者面前，從而給使用者帶來了較強的信任感，奠定了使用的信用基礎。區塊鏈是區塊聯合而成的網路，是一個個區塊互相聯系的大網，每個區塊之間既獨立又聯系。

從區塊鏈的理論到實踐，以比特幣為例。比特幣直接展現了區塊鏈數據加密的特徵。每個區塊中都儲存有一定量的比特幣，使用者每挖掘一個新的區塊就能夠獲得更多比特幣，而每挖掘一個區塊，區塊與區塊之間的連接都會被打通，因為原本獨立的區塊逐漸聯系在了一起，形成了巨大的區塊鏈。

數字貨幣理論是新時代貨幣領域的重要戰略和戰術理論，是世界全球化趨勢下新型貨幣戰爭的戰略理論。數字貨幣理論主要包括6個內容，分別是數字貨幣的世界貨幣職能以及跨領域支付；貨幣功能的重新排列度量；數字貨幣替代部分法定紙質貨幣；世界貨幣的儲存價值轉變為交易功能；數字貨幣去中心化；以網路為連接基礎。

數字貨幣是現代貨幣的一種電子形式，完全具備現代紙質貨幣的所有職能，主要依靠電子支付的方式來實現流通。數字貨幣本質應該是由國家推行的法定貨幣，職能與流通過程都應當按照現代紙質貨幣的管理規則來進行。數字貨幣的功能是在真實的商品消費和數字貨幣交換之間實現的，數字貨幣最主要的部分是數據碼和標識碼，數據碼相當於幣值，是在網路中需要傳送的具體數據內容，而標識碼相當於持幣人信息，在網路傳送中指向了來源和歸屬。

以我國的法定數字貨幣——數字人民幣為例，數字人民幣是中國人民銀行推行的法定貨幣，將數字貨幣同電子支付方式進行融合所形成的能夠替代一部分人民幣的數字化人民幣。由於數字人民幣由央行發行，故具有國家強制發行流通的效力，以國家信用為基礎，同人民幣現金具有相同的職能和使用效力。數字人民幣在實現時進行了去網路中心化的技術創新，突破了網路限制，在沒有移動網路甚至手機信號時同樣可以使用，與人民幣現金幾乎沒有使用上的差別。

區塊鏈的特有加密技術給信息數據資源提供了足夠安全的環境，奠定了信任的基礎。現代貨幣是信用貨幣，數字貨幣又是現代貨幣的電子貨幣形式，同樣也需要具備信用功能。因此，區塊鏈的發展為數字貨幣的發展奠定了堅實的信用基礎。廣義上來講，數字貨幣包括了區塊鏈，區塊鏈是基礎和技術支持，保障著保密信息數據的安全以及信息數據之間的聯系。

數字貨幣的創造機制最中心的環節就是價值創造機制，只有賦予數字貨幣以法定貨幣的價值，才能夠更好地在市場中流通。數字貨幣本身是在區塊鏈技術支持的基礎上形成的，依託區塊鏈技術的分布式賬本結構和高保密的簽字技術、共識演算法形成能夠保障數字信息轉移的信用。和現代貨幣一樣，數字貨幣的創造也來源於信用創造，其本身的價值和使用價值相比較，本身的價值可以忽略不計。區塊鏈基礎上形成了數字貨幣，而在此基礎上，國家中央銀行的價值信用擔保又給予了數字貨幣強大的價值信用擔保，使持幣者能夠信任數字貨幣，並且廣泛地使用貨幣，當數字貨幣廣泛地在市場中流通，並且需求擴大時，央行就會直接發行數字貨幣，這個過程就是銀行創造數字貨幣的過程。

從廣義上來看，數字貨幣包含了虛擬貨幣和電子貨幣。因此，從數字貨幣的創造機制上來看，也包含了2種不同的創造機制。其中有由各個國家央行發行的數字貨幣，如中國的數字人民幣，是由中國人民銀行發行的，屬於銀行創造機制。而還有一些數字貨幣由企業發行，如一些加密數字貨幣，即比特幣、以太坊等。然而，由個別企業創造發行的數字貨幣不管是在效力還是職能上來看，都遠遠不及由國家央行發行的數字貨幣。因此，大部分國家的數字貨幣創造機制基本和現代貨幣的創造機制相同。數字貨幣的銀行創造機制是在當前既有的銀行貨幣創造體系基礎上，對數字貨幣進行升級，引入電子計算機技術，提高對數字貨幣的發行流通的管控力度。

以我國的數字人民幣為例，我國的數字人民幣由央行發行，創造機制與紙幣基本相同，整體的貨幣發行總量基本上與原定紙幣發行總量持平。數字貨幣的供需關系以及在市場中的平衡狀態，都要按照央行的貨幣和財政政策進行調控。總之，數字貨幣的創造機制也應該屬於信用創造的范疇，數字貨幣的創造也需要在信用創造活動中進行。

Ⅳ 從貨幣演化的歷史探究數字貨幣的未來發展

歐易OKEx research: 從貨幣演化的歷史探究數字貨幣的未來發展

摘要： 數字貨幣（Digital Currency）可以認為是一種基於節點網路和數字加密演算法的虛擬貨幣。去中心化的數字貨幣沒有發行主體，因此沒有任何人或機構能夠控制它的發行，如比特幣，以太坊等；由於演算法解的數量確定，所以數字貨幣的總量固定，從而消除了通貨膨脹的可能；由於交易過程中需要網路中的各個節點的認可，因此數字貨幣的交易過程足夠安全。中心化的數字貨幣指的是有發行主體一類的貨幣，如央行發行的數字人民幣，Facebook的Libra等。

本文從貨幣的本質、貨幣載體的 歷史 變化和貨幣發行方逐步完成統一的 歷史 變革三個方面進行研究，旨在探討數字貨幣是否具備貨幣三要素，能否逐漸取代現鈔實現數字化革命，以及目前數字貨幣仍存在的問題。

關鍵詞： 數字貨幣、貨幣史

一、貨幣載體的 歷史 變化

1.1 貨幣的本質

眾所周知，傳統貨幣史上大家認為貨幣的本質是價值尺度，其最基本的功能是作為交易媒介和價值儲藏手段，根本目的是為了組織生產活動並成為維系生產關系的紐帶。但隨著生產力與生產關系的協同發展，貨幣本質的解釋自然而然地發生了一定的改進，我們可以看到目前貨幣的本質已進化為了一種人類構建的 社會 機制，其核心是信任，這個信任是由不信任的各方對中間方（貨幣發行方）的信任。我們大家現在對貨幣達成了新的共識，就為信任缺失問題提供了一種解決方案。

其次，貨幣的本質也是記賬貨幣，或被稱為度量單位，其價值隨著國家的財政政策、貨幣政策等經濟手段與國內外形勢變化而浮動。而一個好的度量單位其價值必然是相對穩定的，由此，在 歷史 的進程中，貨幣總需要一整套機制來確保其價值的穩定，該機制發展至今已較為全面，目前包括支付清算體系、信用創造體系、金融監管等核心基礎設施建設。

第三，貨幣本質上體現的就是開文提到的信用關系。貨幣既是發行者的一種債務或責任，也是持有者的一種信用或索償權。因此貨幣雙向影響資產和負債，並可通過兩端的變化來得以記錄。

最後，這種信任關系是可以流通的。貨幣如果想要流通使用，就必須用代符來加以表徵，用記賬系統來記錄價值及其轉移並清償各種信用關系。

數字貨幣要想取代法幣，則需要滿足上述貨幣的三大要素。從長期來看，數字貨幣背後需要有一套完整的機制來確保其價值的穩定，從而實現其作為記賬單位的功能，而這一整套機制極有可能由央行來提供，稍後我們會提到這背後的原因。

1.2 貨幣載體的變化

從 歷史 上來看，貨幣載體遵循從金屬貨幣過渡到銀行票據，再到法定貨幣（fiat money）的變化過程。最初，金屬貨幣的出現大大方便了交換的進行，促進經濟 社會 加快發展。然而，隨著交易頻率的提升、交易范圍的擴大，大量攜帶運送、交割清算金屬貨幣的成本越來越高，難以滿足經濟發展的需要。因此，商戶間分別記賬，一段時期結束時，雙方再核對賬目，互相軋抵往來後，將余額進行貨幣清算。該貨幣收據叫做『匯票』，專門辦理匯票業務的商戶叫做『錢庄』或『票號』。隨著票號中匯票的接受度逐漸提升，為了方便流通，票號開始將匯票改造成為事先印好面額（劃分不同檔次），標明出票人並承諾見票即付，增加防偽驗證標識等，但不限定持票人的通用匯票，這就使其演變成為「紙幣」。

貨幣載體的變化解釋了人們對其便捷流通性和可信任的需求。該演變過程遵守了格雷欣法則（Gresham』s law），即劣幣驅逐良幣。最初的貨幣與金、銀、銅等金屬的價值掛鉤，隨著交易的進行，票據和紙幣這些不具備真實價值的貨幣用了對中間方的信任做背書，被人為的賦予了價值，並成功取代了金屬貨幣。

理想狀態下的數字貨幣應由所有人都信賴的第三方或者具有強大技術支撐的去中心化系統發行。這種數字貨幣可以說是賬戶數字本身直接轉化為貨幣，貨幣載體由有形轉為無形。

1.2.1 歐洲貨幣載體的變化

歐洲的近代紙幣源於銀行券，英國的金店券就是近代歐洲紙幣的先驅。我們知道，九世紀之前巴比倫的駱駝商隊為避免金銀貸款在運輸途中被劫，曾採用土簡做為附計利息的承兌憑證，這與中國唐代的費錢類似，但其並非近代意義的紙幣。16世紀至17世紀，出於安全因素的考慮，英國政府所在地倫敦塔成為商人存放金銀的最佳地點，但1646年，查理一世將13萬英鎊金銀沒收充作軍費的行為讓人們不再信任，紛紛轉向信用較好的民間金店，金店發放的存放收據就被稱為「金店券」，金店券可代替金銀貨幣在市面流通，並用於支付。但由於缺少規范與貪圖利息，在1670年英荷戰爭爆發後英國政府停止支付，金店時代就此結束。1694年英國商人進一步完善規制，以公司形式成立英格蘭銀行，並獲得特許發行120萬英鎊銀行券，就此近代紙幣——銀行券出現於歐洲。

歐洲大陸上的紙幣與約翰·勞（John Law）關系密切。約翰·勞出生於英國愛丁堡的一個銀行世家，自小便擁有豐富的貨幣與銀行體系知識。但在其父去世後，卻仰仗自己精於數學而沉迷於賭博，1694年甚至因將情敵開槍斃命深陷牢獄，後其獄至歐洲。在逃亡期間，他進一步研究金融與貿易，先後在阿姆斯特丹與荷蘭積累了大量經驗，這時他敏銳觀察到如法國等對紙質通貨強烈抵制的國家經濟大多蕭條，引入紙質通貨的英格蘭和荷蘭卻與之相反，紙質通貨的不可替代性讓約翰·勞逐漸成為了「銀行券」的忠實擁躉。

1705年，約翰·勞將自己的理念總結成了《論貨幣和貿易：兼向國家供應貨幣的建議》，他在書中極力主張設立國家銀行，並呼籲國家銀行應與國有企業相輔相成，前者掌握國家金融，後者控制國家商業，從而實現國家對貨幣和貿易的壟斷，壟斷得來的利潤則反哺國家財政債務。

這一構想想要實現並不容易，直至法國國王路易十四的好大喜功緻使了政府的債台高築。在這種情況下，貴金屬的短缺毫無疑問地造成了流通的金屬貨幣急劇減少，法國疲睏的財政讓約翰·勞看到了希望。1715年，約翰·勞先後說服了法國國王路易十四與奧爾良公爵，下一年約翰·勞就在巴黎成立了通用銀行（Banque Generale），該銀行有權發行銀行券並參與皇家歲入的管理，且紙幣可以兌換為鑄幣，這是法國第一次私營銀行大規模發行紙質通貨。1717年，約翰·勞又說服法國皇家所有稅收必須以銀行紙幣繳付。直至1718年，在約翰·勞的大力鼓吹下，該銀行國有化，搖身變為法國第一家中央銀行，這標志著法國從鑄幣開始轉向應用紙幣，後英國等國家相繼加入紙幣陣營，紙質通貨在歐洲得到了廣泛傳播。

1.2.2 美國貨幣載體的變化

17世紀早期，英格蘭在北美洲大西洋沿岸的切薩皮克灣和新英格蘭建立了第一批殖民地，到18世紀最終形成了北美13個殖民地。由於殖民者所帶鑄幣較少且尚未在每周發現金銀礦，實際鑄幣供給嚴重短缺，貿易逆差的長期存在更是加劇了這種情況。為此殖民者主要使用了五種形式的貨幣。（見表1）

表1 殖民期北美五種貨幣形式

表2 非紙 幣逐漸消失原因

北美殖民地最早的紙幣發行是馬薩諸塞殖民地於1690年發行的信用券，用於支付遠征軍軍餉，該信用券是介於以稅收為擔保所發行的短期票據與純粹的信用貨幣之間的一種貨幣形式，當局承認將來可兌付金銀，可用於納稅，可作為法償貨幣。出於軍事融資或征稅需求，其他殖民地紛紛效仿，但由於其只承認在未來兌現，這種紙幣很快開始貶值，直至1764年英國議會完全禁止了法償貨幣的發行。

之後的轉機在美洲大陸的獨立戰爭中孕育。當時的中央政府，即大陸會議只是一個各邦領導人集會，並無權征稅。在這種情況下，軍事融資就要仰仗借債或者印發鈔票，托馬斯·潘恩與亞歷山大·漢密爾頓均支持借債，他們認為「沒有一個國家應該沒有債務，國債是一種國家凝聚力」，但漢密爾頓同時也認同紙幣的必要性。本傑明·富蘭克林則是紙幣的強力支持者。最終，出於考慮到戰爭前景未明，且大陸會議並無任何擔保，向其貸款風險較大，彼時各殖民地也無充足資金放貸，大陸會議就採用了發行紙幣的方式融資。與此同時各州當局也被迫使用信用券用於戰爭機器的運行。隨著紙幣的大量發行，自1776開始，大陸券又不斷貶值，1781年印刷1美元大陸券的成本甚至高於其貨幣價值，但由於戰爭的進行，大陸會議又不得不繼續仰仗紙幣。獨立戰爭勝利後，美國憲法明確給予了聯邦鑄造貨幣與調節其價值的權力，各州無權鑄造貨幣或發行紙幣。

在歷經了第一合眾國銀行、北美銀行後，來到了第二合眾國銀行時期，時任美國總統的傑克遜由於不滿於銀行的1/3股份為外國人持有，對州銀行的排擠與對國內外匯兌的壟斷等，強烈反對紙幣，相信「硬貨幣「，這使得第二合眾國銀行最終於1841年倒閉清算，美國央行進程被迫中斷。直至1846年，國會批准成立獨立的國庫系統，就此全國各地海關與造幣廠構成的國庫或子國庫系統存放政府資金，該系統在1913年聯邦儲備體系成立前一直是美國貨幣銀行體系的主要調節者。

1861年，又是相似的背景，即美國內戰爆發了。北方聯軍急需一種全國性通貨來制止上千種銀行券造成的混亂。次年2月，國會通過了時任財政部長蔡斯的提議，通過了《法償法案》，該法案授權財政部發行1.5億美元的合眾國財政票據，也就是「綠背紙「，並宣布其為法償貨幣，可用於支付，但不能兌換金銀，不能用於支付關稅和政府債券利息。這是美國聯邦發行的第一種紙幣，是完全基於國家信用發行流通、行使貨幣職能的信用貨幣。

1.2.3 中國交子等紙幣的 歷史 變化

中國紙幣出現於封建鼎盛的北宋時期，早於歐美近七百年。唐宋期間，川蜀地勢復雜而商貿發達，其交易媒介仍是價低笨重的鐵錢，極為不便，這就是交子出現的直接原因。從更為本質的角度來看，宋朝鑄幣外流，「錢荒「嚴重，軍政費用高昂，財政赤字加劇，這與歐美紙幣出現的契機相似，但除此之外，中國彼時卻是高度中央集權專制政體的封建國家，是由政府直接出面將新的交易媒介（交子）強行推廣，這就使中國的紙幣（交子等）除了具有貨幣的經濟職能外，還兼有貨幣的政治職能。

我們可以看到，無論是歐美大陸還是中華文明紙幣的誕生與延續，均是以流通手段為基礎，以政府為主導，擁有較為穩定廣闊的貨幣市場，並始終伴有濃厚的政治軍事色彩，政府希冀通過紙幣的發行來支持政府開支與龐大的軍費。但中國交子出現時，中國還是重農抑商的農耕 社會 ，經濟水平遠低於17、18世紀已興起城市、商業迅猛發展的歐美等國，缺乏穩定的物質基礎，商品生產與商品貨幣關系並不 健康 。更別說在封建統治下，「交子務「隨時可能讓紙幣淪為單純的財政掠奪工具，其信用事業與信用機構相當不牢靠，這背離了紙幣應有的經濟職能，而更偏向於」政治職能「，由此，穩定而 健康 的信用機構與信用體系也是信用貨幣發展的必要條件。

二、貨幣發行方的 歷史 變化

2.1 貨幣發行方從私人貨幣向央行貨幣的轉變

鑄幣權被認為是展現政府權力的根本性因素，政府透過它來展現自己至高無上的權力。早期，政府並沒有承擔製造貨幣的任務，而是擔保被用作貨幣的材料的重量和成色，即金、銀和銅，並標明其真實的價值。在此階段中，私人企業並不具備提供健全的鑄幣能力，提供統一的、容易辨認的鑄幣技術一直是一個重大的難題。同時，政府發現由自己來鑄造貨幣不僅有益於 社會 ，而且可以抽取用來支付鑄造成本的費用，從而擴大收入。在攬過鑄幣權以後，我們可以說幾乎所有的地方政府都在濫用人民的信賴而欺詐人民，這體現在當人們拿著金屬塊到政府的熔爐去鑄造貨幣的時候，政府強行留住部分；在收迴流通中的鑄幣重新鑄造成金銀行兩較小卻表明同樣價值的硬幣。

在中世紀時期，貿易的收縮導致了貨幣流通數量的減少。為了恢復貿易，歐洲地區的君主們爭相減少鑄幣的分量和成色。最終，紙幣的出現，讓政府獲得了一種更為廉價的欺騙人民的方法，政府使用了殘暴的手段將這些劣幣強加於人民。

政府壟斷了紙幣的發行，這極大的有助於政府權力的增長。我們假設，如果政府有權隨自己的意願創造任何數量的貨幣，並使人們接受之，這將有利於政府捍衛自己的權力。 近些年來，政府之所以不斷擴張，在很大程度上由於其能夠發行貨幣來彌補赤字。因此，我們認為，政府應當在人民認可的范圍內發行貨幣，否則，這種權力將被剝奪。

紙幣由多家私人銀行發行，逐漸統一為中央銀行發行。對於數字貨幣，目前由眾多私人發行，但真正能成為貨幣的數字貨幣，最終將由中央銀行發行，成為中心化的數字貨幣。類似比特幣這類型的去中心化數字貨幣，未來可能演化為一種投資品（當前的數字貨幣並不是真正的貨幣）。

2.1.1 英格蘭銀行統一貨幣權

從17世紀下半葉到20世紀20年代，各類銀行券都在市面上流通，在倫敦地區，以英格蘭銀行券為主導。1826年，英國議會通過《銀行合夥人法案》，表明英格蘭銀行在倫敦城外65英里的范圍內享有唯一發行股份制銀行券的特權，但是倫敦的私人銀行仍可發行銀行券；允許英格蘭銀行在英國各地設立分支行。該法案通過後，英國一些小型私人銀行合並為股份制銀行，股份制商業銀行迅速發展起來並發行了自己的銀行券。此時的英國貨幣市場中，出現了英格蘭銀行券、私人銀行發行的銀行券和股份制銀行券並行的情況。

直到20世紀初期，英格蘭銀行才最終統一發幣權。1833年，英國議會通過一項新法案，規定英格蘭銀行券獲得無限「法償」資格，即法定貨幣，強制流通，必須接受，不得拒收。英格蘭銀行券也因此成為首個和唯一一個獲得法定貨幣地位的銀行券，在法律上地位等同於黃金。1844年7月，英國議會通過《銀行特許法案》。該法案規定，凡是新設立的銀行一律禁止發行銀行券；在1844年前沒有發行過銀行券的銀行，其發行額度受限制，已經發行的銀行券仍可流通；凡發行銀行券的銀行在倫敦設立分行或同其他銀行合並的，均喪失紙幣發行權，並將此權利移交給英格蘭銀行。隨著該法案的逐年實施，英國（僅限於英格蘭和威爾士）多數銀行都漸漸喪失了紙幣發行權。到了1921年，實際有紙幣發行權的就只有英格蘭銀行了。

最終，英格蘭銀行券成為英國的法定信用紙幣，並延續使用至今。 1914年一戰爆發後，為了給戰爭籌集資金，財政部發行了10先令和1英鎊票據當做紙幣在市場上流通。因而，在1921年後，市面上除了英格蘭銀行券，還有財政部票據。1928年，英國議會通過《通貨和鈔票法案》，在法律上確認了英格蘭銀行為全國貨幣發行的唯一機構。從此，英格蘭銀行券成為了英國紙幣的唯一主宰，完成了紙幣流通的大一統。1931年英國徹底脫離金本位後，英格蘭銀行券成為了「金本位接班人」，成為英國的法定信用紙幣（僅靠政府信用背書，不可兌現），並延續使用至今。英國貨幣制度也轉變為不可兌現的信用紙幣制度。

2.1.2 美元的統一

1787年，具有跨時代意義的美國憲法誕生，該憲法旨在建立一個由最初13個殖民地組成的共同市場與政治聯盟，從法律層面確保了各州之間商品和生產要素的自有流動，並規定和限制了聯盟政府的權力。尚未說明聯邦政府獨占發行銀行執照與紙幣的權力，由此各州銀行在早期紛紛「佔山為王」，發行自己的貨幣（即銀行券），其價值取決於發鈔行的聲譽以及便利性等因素。

縱觀 歷史 ，美國曾兩次嘗試創立聯邦銀行，需要注意的是，此時的銀行並非真正的中央銀行，僅是處理全國性銀行業務的機構。

表3 美國第一銀行與美國第二銀行概覽

與州銀行的沖突讓美國央行體系發展進程不斷受阻，這時南北戰爭成為了新的突破點。北方各州為融資軍政費用，1863至1865年通過了《銀行業法案》，建立了作為聯邦政府新發型債務交易平台（二級市場）的聯邦銀行體系。該體系可以解決一些州銀行發展的弊端，此外，為了管控銀行風險，來確保銀行的流動性與清償性，該法案還要求對商業銀行的資本金和資產質量進行嚴格的監管與信息披露，並實施了准備金制度。與此同時，美國成立了 歷史 上第一家銀行系統監管機構OOC，負責頒布國民銀行執照，OOC監管職責明確。但此時在經濟波動時貨幣供應仍缺乏彈性。

1865年後經濟危機頻發，直至1907年一些銀行因投機而擠兌，銀行業受損嚴重。最後國會要求國家貨幣委員會進行審查，也由此，經其提議，美聯儲誕生。

三、對數字貨幣未來的展望

上文我們總結了貨幣載體和貨幣發行方的 歷史 變化，不難看出，貨幣載體的局限性，如交易便捷性、可攜帶性、交易手續費等問題，決定了貨幣將必然朝向脫離載體的方向發展。數字貨幣和紙幣等劣幣取代金銀一類的良幣作為貨幣載體是一個必然的發展過程。 歷史 總是驚人的相似，一旦貨幣數字化或虛擬化得到了共識，維護這種共識和追逐貨幣利益將必然體現了政治博弈。由政治階層壟斷數字貨幣發行、調控數字貨幣供給或許將成為數字貨幣所必然經歷的過程。近些年來，央行對數字貨幣的 探索 為貨幣制度的變革帶來了一些新的思考與實踐，這些 探索 依然路途漫長，但也充滿希望。而對於去中心化的數字貨幣來說，比如比特幣、以太坊等，我們認為其更接近於投資品，而不是流通貨幣。

3.1 央行數字貨幣的現狀

我國的數字人民幣CBDC，是由人民銀行發行，由指定運營機構參與運營並向公眾兌換，以廣義賬戶體系為基礎，支持銀行賬戶松耦合功能，與紙鈔和硬幣等價，並具有價值特徵和法償性的可控匿名的支付工具。數字人民幣相對於支付寶和微信支付來說，優勢在於第一是雙離線支付，即在網路信號不佳的時候也能滿足正常的電子支付需求；第二是安全性更高，因為微信和支付寶背後的信用方是騰訊和阿里巴巴兩家公司，而數字人民幣則以央行的安全系統做背書；第三是多終端選擇，微信和支付寶必須要求有網路的手機才能完成支付，而對於沒有智能手機的人群，可以選擇IC卡、功能機等硬體使用數字人民幣。

日前，央行宣布，中國人民銀行貨幣研究所與香港金融管理局、泰國中央銀行、阿拉伯聯合大公國中央銀行宣布聯合發起多邊央行數字貨幣橋研究項目（m-CBDC Bridge），旨在 探索 央行數字貨幣在跨境支付中的應用。該項目已得到國際清算銀行香港創新中心的支持。

中國央行正在深圳、蘇州、雄安地區、成都四地試點數字人民幣，此外，數字人民幣也將在未來的冬奧場景進行內部封閉試點測試。2月6日，北京發放了數字人民幣紅包，每份紅包金額200元；2月23日，微信公眾號「成都發布「稱，成都將預約發放總額4000萬元的數字人民幣消費紅包。

3.2 數字貨幣存在的問題

數字貨幣完全取代現鈔後，央行通過數字系統可以實施完全的負利率貨幣政策，使貨幣政策突破ZLB（零利率下線）。對於普通人來說，存款可能出現負增長的趨勢。如果人們持有紙幣，在銀行利率突破零利率下線的時候，尚可把錢取回家中，從而躲過資產負增長的情況。然而，當數字貨幣完全取代紙質貨幣的時候，人們將無奈面對資產的縮水。

從 歷史 的角度，我們不難發現，貨幣的本質已經超越了經濟屬性，體現更強大的政治屬性。未來的貨幣革命的障礙不在於經濟與技術，而在於政治。政府通常採取超量發行貨幣的方式應對赤字的問題，這將導致通貨膨脹，人們手中的錢越來越不值錢。各國針對數字貨幣的政治紛爭會否給數字貨幣帶來巨大的波動性將不得而知。

理想化的數字貨幣的真實價格絕對不變，可有效的避免通貨膨脹的威脅，與商品服務價格只形成結構性相對變動。這樣的貨幣才是真正的穩定幣。然而實現這種理想化的數字貨幣將要突破政治阻礙形成共識，相互制約，建立儲備金機制，支付結算機制，信用機制等目標。目前的數字人民幣僅僅將現鈔數字化並進行了跨境支付的技術嘗試，數字貨幣要取代現鈔依舊道阻且艱。

文獻參考：

【1】 劉子健，《東西方紙幣產生條件的比較研究》，《中國錢幣》，1994年4月

【2】 王志軍等，《歐美金融發展史》，南開大學出版社，2013年1月

【3】 錢學寧，《貨幣本質與數字貨幣解析》，《中國金融雜志》，2019年12月

【4】 【英】弗里德里希·馮·哈耶克著，姚中秋譯，《貨幣的非國家化》，新星出版社，2007年8月

【5】 格物資本，《英國貨幣史：紙幣的誕生和大一統》，2019年6月1日

【6】 周永林，《從貨幣本質看數字貨幣未來》，《央行與貨幣》，2018年12月

Ⅵ 區塊鏈如何形成共識(區塊鏈共識機制是什麼)

區塊鏈常見的三大共識機制

區塊鏈是建立在P2P網路，由節點參與的分布式賬本系統，最大的特點是「去中心化」。也就是說在區塊鏈系統中，用戶與用戶之間、用戶與機構之間、機構與機構之間，無需建立彼此之間的信任，只需依靠區塊鏈協議系統就能實現交易。

可是，要如何保證賬本的准確性，權威性，以及可靠性？區塊鏈網路上的節點為什麼要參與記賬？節點如果造假怎麼辦？如何防止賬本被篡改？如何保證節點間的數據一致性？……這些都是區塊鏈在建立「去中心化」交易時需要解決的問題，由此產生了共識機制。

所謂「共識機制」，就是通過特殊節點的投票，在很短的時間內完成對交易的驗證和確認；當出現意見不一致時，在沒有中心控制的情況下，若干個節點參與決策達成共識，即在互相沒有信任基礎的個體之間如何建立信任關系。

區塊鏈技術正是運用一套基於共識的數學演算法，在機器之間建立「信任」網路，從而通過技術背書而非中心化信用機構來進行全新的信用創造。

不同的區塊鏈種類需要不同的共識演算法來確保區塊鏈上最後的區塊能夠在任何時候都反應出全網的狀態。

目前為止，區塊鏈共識機制主要有以下幾種：POW工作量證明、POS股權證明、DPOS授權股權證明、Paxos、PBFT（實用拜占庭容錯演算法）、dBFT、DAG（有向無環圖）

接下來我們主要說說常見的POW、POS、DPOS共識機制的原理及應用場景

概念：

工作量證明機制（Proofofwork），最早是一個經濟學名詞，指系統為達到某一目標而設置的度量方法。簡單理解就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作，通過對工作的結果進行認證來證明完成了相應的工作量。

工作量證明機制具有完全去中心化的優點，在以工作量證明機制為共識的區塊鏈中，節點可以自由進出，並通過計算隨機哈希散列的數值解爭奪記賬權，求得正確的數值解以生成區塊的能力是節點算力的具體表現。

應用：

POW最著名的應用當屬比特幣。在比特幣網路中，在Block的生成過程中，礦工需要解決復雜的密碼數學難題，尋找到一個符合要求的BlockHash由N個前導零構成，零的個數取決於網路的難度值。這期間需要經過大量嘗試計算（工作量），計算時間取決於機器的哈希運算速度。

而尋找合理hash是一個概率事件，當節點擁有佔全網n%的算力時，該節點即有n/100的概率找到BlockHash。在節點成功找到滿足的Hash值之後，會馬上對全網進行廣播打包區塊，網路的節點收到廣播打包區塊，會立刻對其進行驗證。

如果驗證通過，則表明已經有節點成功解迷，自己就不再競爭當前區塊，而是選擇接受這個區塊，記錄到自己的賬本中，然後進行下一個區塊的競爭猜謎。網路中只有最快解謎的區塊，才會添加的賬本中，其他的節點進行復制，以此保證了整個賬本的唯一性。

假如節點有任何的作弊行為，都會導致網路的節點驗證不通過，直接丟棄其打包的區塊，這個區塊就無法記錄到總賬本中，作弊的節點耗費的成本就白費了，因此在巨大的挖礦成本下，也使得礦工自覺自願的遵守比特幣系統的共識協議，也就確保了整個系統的安全。

優缺點

優點：結果能被快速驗證，系統承擔的節點量大，作惡成本高進而保證礦工的自覺遵守性。

缺點：需要消耗大量的演算法，達成共識的周期較長

概念：

權益證明機制（ProofofStake），要求證明人提供一定數量加密貨幣的所有權。

權益證明機制的運作方式是，當創造一個新區塊時，礦工需要創建一個「幣權」交易，交易會按照預先設定的比例把一些幣發送給礦工本身。權益證明機制根據每個節點擁有代幣的比例和時間，依據演算法等比例地降低節點的挖礦難度，從而加快了尋找隨機數的速度。

應用：

2012年，化名SunnyKing的網友推出了Peercoin（點點幣），是權益證明機制在加密電子貨幣中的首次應用。PPC最大創新是其采礦方式混合了POW及POS兩種方式，採用工作量證明機制發行新幣，採用權益證明機制維護網路安全。

為了實現POS，SunnyKing借鑒於中本聰的Coinbase，專門設計了一種特殊類型交易，叫Coinstake。

上圖為Coinstake工作原理，其中幣齡指的是貨幣的持有時間段，假如你擁有10個幣，並且持有10天，那你就收集到了100天的幣齡。如果你使用了這10個幣，幣齡被消耗（銷毀）了。

優缺點：

優點：縮短達成共識所需的時間，比工作量證明更加節約能源。

缺點：本質上仍然需要網路中的節點進行挖礦運算，轉賬真實性較難保證

概念：

授權股權證明機制（DelegatedProofofStake），與董事會投票類似，該機制擁有一個內置的實時股權人投票系統，就像系統隨時都在召開一個永不散場的股東大會，所有股東都在這里投票決定公司決策。

授權股權證明在嘗試解決傳統的PoW機制和PoS機制問題的同時，還能通過實施科技式的民主抵消中心化所帶來的負面效應。基於DPoS機制建立的區塊鏈的去中心化依賴於一定數量的代表，而非全體用戶。在這樣的區塊鏈中，全體節點投票選舉出一定數量的節點代表，由他們來代理全體節點確認區塊、維持系統有序運行。

同時，區塊鏈中的全體節點具有隨時罷免和任命代表的權力。如果必要，全體節點可以通過投票讓現任節點代表失去代表資格，重新選舉新的代表，實現實時的民主。

應用：

比特股（Bitshare）是一類採用DPOS機制的密碼貨幣。通過引入了見證人這個概念，見證人可以生成區塊，每一個持有比特股的人都可以投票選舉見證人。得到總同意票數中的前N個（N通常定義為101）候選者可以當選為見證人，當選見證人的個數（N）需滿足：至少一半的參與投票者相信N已經充分地去中心化。

見證人的候選名單每個維護周期（1天）更新一次。見證人然後隨機排列，每個見證人按序有2秒的許可權時間生成區塊，若見證人在給定的時間片不能生成區塊，區塊生成許可權交給下一個時間片對應的見證人。DPoS的這種設計使得區塊的生成更為快速，也更加節能。

DPOS充分利用了持股人的投票，以公平民主的方式達成共識，他們投票選出的N個見證人，可以視為N個礦池，而這N個礦池彼此的權利是完全相等的。持股人可以隨時通過投票更換這些見證人（礦池），只要他們提供的算力不穩定，計算機宕機，或者試圖利用手中的權力作惡。

優缺點：

優點：縮小參與驗證和記賬節點的數量，從而達到秒級的共識驗證

缺點：中心程度較弱，安全性相比POW較弱，同時節點代理是人為選出的，公平性相比POS較低，同時整個共識機制還是依賴於代幣的增發來維持代理節點的穩定性。

深入了解區塊鏈的共識機制及演算法原理

所謂「共識機制」，是通過特殊節點的投票，在很短的時間內完成對交易的驗證和確認；對一筆交易，如果利益不相乾的若干個節點能夠達成共識，我們就可以認為全網對此也能夠達成共識。再通俗一點來講，如果中國一名微博大V、美國一名虛擬幣玩家、一名非洲留學生和一名歐洲旅行者互不相識，但他們都一致認為你是個好人，那麼基本上就可以斷定你這人還不壞。

要想整個區塊鏈網路節點維持一份相同的數據，同時保證每個參與者的公平性，整個體系的所有參與者必須要有統一的協議，也就是我們這里要將的共識演算法。比特幣所有的節點都遵循統一的協議規范。協議規范（共識演算法）由相關的共識規則組成，這些規則可以分為兩個大的核心：工作量證明與最長鏈機制。所有規則（共識）的最終體現就是比特幣的最長鏈。共識演算法的目的就是保證比特幣不停地在最長鏈條上運轉，從而保證整個記賬系統的一致性和可靠性。

區塊鏈中的用戶進行交易時不需要考慮對方的信用、不需要信任對方，也無需一個可信的中介機構或中央機構，只需要依據區塊鏈協議即可實現交易。這種不需要可信第三方中介就可以順利交易的前提是區塊鏈的共識機制，即在互不了解、信任的市場環境中，參與交易的各節點出於對自身利益考慮，沒有任何違規作弊的動機、行為，因此各節點會主動自覺遵守預先設定的規則，來判斷每一筆交易的真實性和可靠性，並將檢驗通過的記錄寫入到區塊鏈中。各節點的利益各不相同，邏輯上將它們沒有合謀欺騙作弊的動機產生，而當網路中有的節點擁有公共信譽時，這一點尤為明顯。區塊鏈技術運用基於數學原理的共識演算法，在節點之間建立「信任」網路，利用技術手段從而實現一種創新式的信用網路。

目前區款連行業內主流的共識演算法機制包含：工作量證明機制、權益證明機制、股份授權證明機制和Pool驗證池這四大類。

工作量證明機制即對於工作量的證明，是生成要加入到區塊鏈中的一筆新的交易信息(即新區塊)時必須滿足的要求。在基於工作量證明機制構建的區塊鏈網路中，節點通過計算隨機哈希散列的數值解爭奪記賬權，求得正確的數值解以生成區塊的能力是節點算力的具體表現。工作量證明機制具有完全去中心化的優點，在以工作量證明機制為共識的區塊鏈中，節點可以自由進出。大家所熟知的比特幣網路就應用工作量證明機制來生產新的貨幣。然而，由於工作量證明機制在比特幣網路中的應用已經吸引了全球計算機大部分的算力，其他想嘗試使用該機制的區塊鏈應用很難獲得同樣規模的算力來維持自身的安全。同時，基於工作量證明機制的挖礦行為還造成了大量的資源浪費，達成共識所需要的周期也較長，因此該機制並不適合商業應用。

2012年，化名SunnyKing的網友推出了Peercoin，該加密電子貨幣採用工作量證明機制發行新幣，採用權益證明機制維護網路安全，這是權益證明機制在加密電子貨幣中的首次應用。與要求證明人執行一定量的計算工作不同，權益證明要求證明人提供一定數量加密貨幣的所有權即可。權益證明機制的運作方式是，當創造一個新區塊時，礦工需要創建一個「幣權」交易，交易會按照預先設定的比例把一些幣發送給礦工本身。權益證明機制根據每個節點擁有代幣的比例和時間，依據演算法等比例地降低節點的挖礦難度，從而加快了尋找隨機數的速度。這種共識機制可以縮短達成共識所需的時間，但本質上仍然需要網路中的節點進行挖礦運算。因此，PoS機制並沒有從根本上解決PoW機制難以應用於商業領域的問題。

股份授權證明機制是一種新的保障網路安全的共識機制。它在嘗試解決傳統的PoW機制和PoS機制問題的同時，還能通過實施科技式的民主抵消中心化所帶來的負面效應。

股份授權證明機制與董事會投票類似，該機制擁有一個內置的實時股權人投票系統，就像系統隨時都在召開一個永不散場的股東大會，所有股東都在這里投票決定公司決策。基於DPoS機制建立的區塊鏈的去中心化依賴於一定數量的代表，而非全體用戶。在這樣的區塊鏈中，全體節點投票選舉出一定數量的節點代表，由他們來代理全體節點確認區塊、維持系統有序運行。同時，區塊鏈中的全體節點具有隨時罷免和任命代表的權力。如果必要，全體節點可以通過投票讓現任節點代表失去代表資格，重新選舉新的代表，實現實時的民主。

股份授權證明機制可以大大縮小參與驗證和記賬節點的數量，從而達到秒級的共識驗證。然而，該共識機制仍然不能完美解決區塊鏈在商業中的應用問題，因為該共識機制無法擺脫對於代幣的依賴，而在很多商業應用中並不需要代幣的存在。

Pool驗證池基於傳統的分布式一致性技術建立，並輔之以數據驗證機制，是目前區塊鏈中廣泛使用的一種共識機制。

Pool驗證池不需要依賴代幣就可以工作，在成熟的分布式一致性演算法(Pasox、Raft)基礎之上，可以實現秒級共識驗證，更適合有多方參與的多中心商業模式。不過，Pool驗證池也存在一些不足，例如該共識機制能夠實現的分布式程度不如PoW機制等

這里主要講解區塊鏈工作量證明機制的一些演算法原理以及比特幣網路是如何證明自己的工作量的，希望大家能夠對共識演算法有一個基本的認識。

工作量證明系統的主要特徵是客戶端要做一定難度的工作來得到一個結果，驗證方則很容易通過結果來檢查客戶端是不是做了相應的工作。這種方案的一個核心特徵是不對稱性：工作對於請求方是適中中的，對於驗證方是易於驗證的。它與驗證碼不同，驗證碼是易於被人類解決而不是易於被計算機解決。

下圖所示的為工作量證明流程。

舉個例子，給個一個基本的字元創「hello，world！」，我們給出的工作量要求是，可以在這個字元創後面添加一個叫做nonce（隨機數）的整數值，對變更後（添加nonce）的字元創進行SHA-256運算，如果得到的結果（一十六進制的形式表示）以「0000」開頭的，則驗證通過。為了達到這個工作量證明的目標，需要不停地遞增nonce值，對得到的字元創進行SHA-256哈希運算。按照這個規則，需要經過4251次運算，才能找到前導為4個0的哈希散列。

通過這個示例我們對工作量證明機制有了一個初步的理解。有人或許認為如果工作量證明只是這樣一個過程，那是不是只要記住nonce為4521使計算能通過驗證就行了，當然不是了，這只是一個例子。

下面我們將輸入簡單的變更為」Hello,World!+整數值」，整數值取1~1000，也就是說將輸入變成一個1~1000的數組：Hello,World!1；Hello,World!2；...；Hello,World!1000。然後對數組中的每一個輸入依次進行上面的工作量證明—找到前導為4個0的哈希散列。

由於哈希值偽隨機的特性，根據概率論的相關知識容易計算出，預計要進行2的16次方次數的嘗試，才能得到前導為4個0的哈希散列。而統計一下剛剛進行的1000次計算的實際結果會發現，進行計算的平均次數為66958次，十分接近2的16次方（65536）。在這個例子中，數學期望的計算次數實際就是要求的「工作量」，重復進行多次的工作量證明會是一個符合統計學規律的概率事件。

統計輸入的字元創與得到對應目標結果實際使用的計算次數如下：

對於比特幣網路中的任何節點，如果想生成一個新的區塊加入到區塊鏈中，則必須解決出比特幣網路出的這道謎題。這道題的關鍵要素是工作量證明函數、區塊及難度值。工作量證明函數是這道題的計算方法，區塊是這道題的輸入數據，難度值決定了解這道題的所需要的計算量。

比特幣網路中使用的工作量證明函數正是上文提及的SHA-256。區塊其實就是在工作量證明環節產生的。曠工通過不停地構造區塊數據，檢驗每次計算出的結果是否滿足要求的工作量，從而判斷該區塊是不是符合網路難度。區塊頭即比特幣工作量證明函數的輸入數據。

難度值是礦工們挖掘的重要參考指標，它決定了曠工需要經過多少次哈希運算才能產生一個合法的區塊。比特幣網路大約每10分鍾生成一個區塊，如果在不同的全網算力條件下，新區塊的產生基本都保持這個速度，難度值必須根據全網算力的變化進行調整。總的原則即為無論挖礦能力如何，使得網路始終保持10分鍾產生一個新區塊。

難度值的調整是在每個完整節點中獨立自動發生的。每隔2016個區塊，所有節點都會按照統一的格式自動調整難度值，這個公式是由最新產生的2016個區塊的花費時長與期望時長（按每10分鍾產生一個取款，則期望時長為20160分鍾）比較得出來的，根據實際時長一期望時長的比值進行調整。也就是說，如果區塊產生的速度比10分鍾快，則增加難度值；反正，則降低難度值。用公式來表達如下：

新難度值=舊難度值*（20160分鍾/過去2016個區塊花費時長）。

工作量證明需要有一個目標值。比特幣工作量證明的目標值（Target）的計算公式如下：

目標值=最大目標值/難度值，其中最大目標值為一個恆定值

目標值的大小與難度值成反比，比特幣工作量證明的達成就是礦中計算出來的區塊哈希值必須小於目標值。

我們也可以將比特幣工作量的過程簡單的理解成，通過不停變更區塊頭（即嘗試不同nonce值）並將其作為輸入，進行SHA-256哈希運算，找出一個有特定格式哈希值的過程（即要求有一定數量的前導0），而要求的前導0個數越多，難度越大。

可以把比特幣將這道工作量證明謎題的步驟大致歸納如下：

該過程可以用下圖表示：

比特幣的工作量證明，就是我們俗稱「挖礦」所做的主要工作。理解工作量證明機制，將為我們進一步理解比特幣區塊鏈的共識機制奠定基礎。

區塊鏈的共識機制

1.網路上的交易信息如何確認並達成共識？?

雖然經常提到共識機制，但是對於共識機制的含義和理解卻並清楚。因此需要就共識機制的相關概念原理和實現方法有所理解。?

區塊鏈的交易信息是通過網路廣播傳輸到網路中各個節點的，在整個網路節點中如何對廣播的信息進行確認並達成共識最終寫入區塊呢？?如果沒有相應的可靠安全的實現機制，那麼就難以實現其基本的功能，因此共識機制是整個網路運行下去的一個關鍵。

共識機制解決了區塊鏈如何在分布式場景下達成一致性的問題。區塊鏈能在眾多節點達到一種較為平衡的狀態也是因為共識機制。那麼共識機制是如何在在去中心化的思想上解決了節點間互相信任的問題呢？?

當分布式的思想被提出來時，人們就開始根據FLP定理和CAP定理設計共識演算法。規范的說，理想的分布式系統的一致性應該滿足以下三點：

1.可終止性（Termination）：一致性的結果可在有限時間內完成。

2.共識性(Consensus)：不同節點最終完成決策的結果應該相同。

3.合法性(Validity)：決策的結果必須是其他進程提出的提案。

但是在實際的計算機集群中，可能會存在以下問題:

1.節點處理事務的能力不同，網路節點數據的吞吐量有差異

2.節點間通訊的信道可能不安全

3.可能會有作惡節點出現

4.當非同步處理能力達到高度一致時，系統的可擴展性就會變差（容不下新節點的加入）。

科學家認為，在分布式場景下達成完全一致性是不可能的。但是工程學家可以犧牲一部分代價來換取分布式場景的一致性，上述的兩大定理也是這種思想，所以基於區塊鏈設計的各種公式機制都可以看作犧牲那一部分代價來換取多適合的一致性，我的想法是可以在這種思想上進行一個靈活的變換，即在適當的時間空間犧牲一部分代價換取適應於當時場景的一致性，可以實現靈活的區塊鏈系統，即可插拔式的區塊鏈系統。今天就介紹一下我對各種共識機制的看法和分析，分布式系統中有無作惡節點分為拜占庭容錯和非拜占庭容錯機制。

FLP定理即FLP不可能性，它證明了在分布式情景下，無論任何演算法，即使是只有一個進程掛掉，對於其他非失敗進程，都存在著無法達成一致的可能。

FLP基於如下幾點假設：

僅可修改一次：?每個進程初始時都記錄一個值（0或1）。進程可以接收消息、改動該值、並發送消息，當進程進入decidestate時，其值就不再變化。所有非失敗進程都進入decidedstate時，協議成功結束。這里放寬到有一部分進程進入decidedstate就算協議成功。

非同步通信：?與同步通信的最大區別是沒有時鍾、不能時間同步、不能使用超時、不能探測失敗、消息可任意延遲、消息可亂序。

通信健壯：只要進程非失敗，消息雖會被無限延遲，但最終會被送達；並且消息僅會被送達一次（無重復）。

Fail-Stop模型：進程失敗如同宕機，不再處理任何消息。

失敗進程數量：最多一個進程失敗。

CAP是分布式系統、特別是分布式存儲領域中被討論最多的理論。CAP由EricBrewer在2000年PODC會議上提出，是EricBrewer在Inktomi期間研發搜索引擎、分布式web緩存時得出的關於數據一致性(consistency)、服務可用性(availability)、分區容錯性(partition-tolerance)的猜想：

數據一致性(consistency)：如果系統對一個寫操作返回成功，那麼之後的讀請求都必須讀到這個新數據；如果返回失敗，那麼所有讀操作都不能讀到這個數據，對調用者而言數據具有強一致性(strongconsistency)(又叫原子性atomic、線性一致性linearizableconsistency)[5]

服務可用性(availability)：所有讀寫請求在一定時間內得到響應，可終止、不會一直等待

分區容錯性(partition-tolerance)：在網路分區的情況下，被分隔的節點仍能正常對外服務

在某時刻如果滿足AP，分隔的節點同時對外服務但不能相互通信，將導致狀態不一致，即不能滿足C；如果滿足CP，網路分區的情況下為達成C，請求只能一直等待，即不滿足A；如果要滿足CA，在一定時間內要達到節點狀態一致，要求不能出現網路分區，則不能滿足P。

C、A、P三者最多隻能滿足其中兩個，和FLP定理一樣，CAP定理也指示了一個不可達的結果(impossibilityresult)。