信用创造的去中心化

Ⅰ 区块链常见的三大共识机制

区块链是建立在P2P网络，由节点参与的分布式账本系统，最大的特点是“去中心化”。也就是说在区块链系统中，用户与用户之间、用户与机构之间、机构与机构之间，无需建立彼此之间的信任，只需依靠区块链协议系统就能实现交易。

可是，要如何保证账本的准确性，权威性，以及可靠性？区块链网络上的节点为什么要参与记账？节点如果造假怎么办？如何防止账本被篡改？如何保证节点间的数据一致性？……这些都是区块链在建立“去中心化”交易时需要解决的问题，由此产生了共识机制。

所谓“共识机制”，就是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；当出现意见不一致时，在没有中心控制的情况下，若干个节点参与决策达成共识，即在互相没有信任基础的个体之间如何建立信任关系。

区块链技术正是运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术背书而非中心化信用机构来进行全新的信用创造。

不同的区块链种类需要不同的共识算法来确保区块链上最后的区块能够在任何时候都反应出全网的状态。

目前为止，区块链共识机制主要有以下几种：POW工作量证明、POS股权证明、DPOS授权股权证明、Paxos、PBFT（实用拜占庭容错算法）、dBFT、DAG（有向无环图）

接下来我们主要说说常见的POW、POS、DPOS共识机制的原理及应用场景

概念：

工作量证明机制（Proof of work ），最早是一个经济学名词，指系统为达到某一目标而设置的度量方法。简单理解就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作，通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量。

工作量证明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共识的区块链中，节点可以自由进出，并通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。

应用：

POW最著名的应用当属比特币。在比特币网络中，在Block的生成过程中，矿工需要解决复杂的密码数学难题，寻找到一个符合要求的Block Hash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。这期间需要经过大量尝试计算（工作量），计算时间取决于机器的哈希运算速度。

而寻找合理hash是一个概率事件，当节点拥有占全网n%的算力时，该节点即有n/100的概率找到Block Hash。在节点成功找到满足的Hash值之后，会马上对全网进行广播打包区块，网络的节点收到广播打包区块，会立刻对其进行验证。

如果验证通过，则表明已经有节点成功解迷，自己就不再竞争当前区块，而是选择接受这个区块，记录到自己的账本中，然后进行下一个区块的竞争猜谜。网络中只有最快解谜的区块，才会添加的账本中，其他的节点进行复制，以此保证了整个账本的唯一性。

假如节点有任何的作弊行为，都会导致网络的节点验证不通过，直接丢弃其打包的区块，这个区块就无法记录到总账本中，作弊的节点耗费的成本就白费了，因此在巨大的挖矿成本下，也使得矿工自觉自愿的遵守比特币系统的共识协议，也就确保了整个系统的安全。

优缺点

优点：结果能被快速验证，系统承担的节点量大，作恶成本高进而保证矿工的自觉遵守性。

缺点：需要消耗大量的算法，达成共识的周期较长

概念：

权益证明机制（Proof of Stake），要求证明人提供一定数量加密货币的所有权。

权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。

应用：

2012年，化名Sunny King的网友推出了Peercoin（点点币），是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。PPC最大创新是其采矿方式混合了POW及POS两种方式，采用工作量证明机制发行新币，采用权益证明机制维护网络安全。

为了实现POS，Sunny King借鉴于中本聪的Coinbase，专门设计了一种特殊类型交易，叫Coinstake。

上图为Coinstake工作原理，其中币龄指的是货币的持有时间段，假如你拥有10个币，并且持有10天，那你就收集到了100天的币龄。如果你使用了这10个币，币龄被消耗（销毁）了。

优缺点：

优点：缩短达成共识所需的时间，比工作量证明更加节约能源。

缺点：本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算，转账真实性较难保证

概念：

授权股权证明机制（Delegated Proof of Stake），与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。

授权股权证明在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。

同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。

应用：

比特股（Bitshare）是一类采用DPOS机制的密码货币。通过引入了见证人这个概念，见证人可以生成区块，每一个持有比特股的人都可以投票选举见证人。得到总同意票数中的前N个（N通常定义为101）候选者可以当选为见证人，当选见证人的个数（N）需满足：至少一半的参与投票者相信N已经充分地去中心化。

见证人的候选名单每个维护周期（1天）更新一次。见证人然后随机排列，每个见证人按序有2秒的权限时间生成区块，若见证人在给定的时间片不能生成区块，区块生成权限交给下一个时间片对应的见证人。DPoS的这种设计使得区块的生成更为快速，也更加节能。

DPOS充分利用了持股人的投票，以公平民主的方式达成共识，他们投票选出的N个见证人，可以视为N个矿池，而这N个矿池彼此的权利是完全相等的。持股人可以随时通过投票更换这些见证人（矿池），只要他们提供的算力不稳定，计算机宕机，或者试图利用手中的权力作恶。

优缺点：

优点：缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证

缺点：中心程度较弱，安全性相比POW较弱，同时节点代理是人为选出的，公平性相比POS较低，同时整个共识机制还是依赖于代币的增发来维持代理节点的稳定性。

Ⅱ 数字货币是什么通俗解释

数字货币，也称为数字货币，是电子货币形式的替代货币。它包括密码货币和电子货币等多种形式。例如，数字人民币就是一种电子版的人民币，它在流通功能和价值上与纸币相同。数字货币的主要特点包括：
1. 基于区块链与去中心化技术：几乎所有的数字货币都依赖于这种技术。加密货币如比特币，在支付和结算过程中不依赖任何第三方机构。它们通过一个公开可查、由整个分布式网络维护的数字总账，即“区块链”，来实现这一功能。
2. 发行与生产方式：数字货币的发行基于一个相互验证的公开记账系统。在特定算法的模式下，系统找出符合条件的一串随机代码，将其与其他交易信息打包成一个区块，记录在账本中。这样，就会产生一定数量的数字货币。
3. 法定数字货币与传统数字货币的区别：法定数字货币以国家信用为价值支撑，具有非法定数字货币无法比拟的优势。法定数字货币不仅有价值锚定，还具有信用创造功能，对经济有实质性的影响。中国的法定数字货币是数字人民币，已于2017年在央行数字票据交易平台进行了测试。参与央行数字货币测试的金融机构包括工商银行、中国银行、浦发银行等五家。
通过以上关于数字货币的通俗解释，相信大家对其有了更深入的理解，并希望这些信息能对你有所帮助。

Ⅲ 比特币就是数字货币吗

说起央行数字货币，不得不提到比特币等虚拟货币，二者都是应用区块链底层技术，并具有分散式账簿特点，因而很多人将其混为一谈，但实际上并不完全是一回事。

央行发行的法定数字货币，由国家做信用背书，有价值锚定，具备信用创造功能，会对经济产生实质作用。范一飞表示，法定数字货币与纸币一样，本质上都属于纯信用货币，但数字货币可以进一步降低运行成本，并能在更广泛的领域内以更高效率加以应用。

专家表示，从历史进程来看，货币的载体由贝类、贵重金属演变为纸币，再到现代社会流行的第三方支付电子货币形式出现，本质上都是在追求交易的便捷性和低成本，而这种趋势继续发展，在未来社会的表现形式就是数字货币。

文章来源：比特110网

Ⅳ 区块链与数字货币之间的“千丝万缕”

当前区块链和数字货币还处于发展阶段，还没有能够成熟地与市场相贴合，没有形成健全的法律体系。因此，在区块链和数字货币领域还存在着诸多发展问题。区块链有别于数字货币，但是数字货币又和区块链具有密切的联系。世界各国的中央银行都在 探索 更加科学的数字货币创造和流通方式，正在推动区块链和数字货币理论与实践的应用发展。世界各国都在紧跟时代潮流，加强对区块链和数字货币的研究力度，以优化国家金融货币体系，推动金融行业的进一步发展。

区块链是一种运用特有加密技术加持的大数据库，具有数据隐私保护、去中心化和不可篡改等特有优势。区块链主要以时间为排列顺序，将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，借助哈希函数编写的对称加密函数来保证区块链签名不被篡改和不能被伪造的分布式账本，区块链的加密技术使其具有较高的安全保证，决定了其签名数据资源的唯一性，使储存在区块链中的数据信息不仅难以被篡改和伪造，还能够公开透明地展示在使用者面前，从而给使用者带来了较强的信任感，奠定了使用的信用基础。区块链是区块联合而成的网络，是一个个区块互相联系的大网，每个区块之间既独立又联系。

从区块链的理论到实践，以比特币为例。比特币直接展现了区块链数据加密的特征。每个区块中都储存有一定量的比特币，使用者每挖掘一个新的区块就能够获得更多比特币，而每挖掘一个区块，区块与区块之间的连接都会被打通，因为原本独立的区块逐渐联系在了一起，形成了巨大的区块链。

数字货币理论是新时代货币领域的重要战略和战术理论，是世界全球化趋势下新型货币战争的战略理论。数字货币理论主要包括6个内容，分别是数字货币的世界货币职能以及跨领域支付；货币功能的重新排列度量；数字货币替代部分法定纸质货币；世界货币的储存价值转变为交易功能；数字货币去中心化；以网络为连接基础。

数字货币是现代货币的一种电子形式，完全具备现代纸质货币的所有职能，主要依靠电子支付的方式来实现流通。数字货币本质应该是由国家推行的法定货币，职能与流通过程都应当按照现代纸质货币的管理规则来进行。数字货币的功能是在真实的商品消费和数字货币交换之间实现的，数字货币最主要的部分是数据码和标识码，数据码相当于币值，是在网络中需要传送的具体数据内容，而标识码相当于持币人信息，在网络传送中指向了来源和归属。

以我国的法定数字货币——数字人民币为例，数字人民币是中国人民银行推行的法定货币，将数字货币同电子支付方式进行融合所形成的能够替代一部分人民币的数字化人民币。由于数字人民币由央行发行，故具有国家强制发行流通的效力，以国家信用为基础，同人民币现金具有相同的职能和使用效力。数字人民币在实现时进行了去网络中心化的技术创新，突破了网络限制，在没有移动网络甚至手机信号时同样可以使用，与人民币现金几乎没有使用上的差别。

区块链的特有加密技术给信息数据资源提供了足够安全的环境，奠定了信任的基础。现代货币是信用货币，数字货币又是现代货币的电子货币形式，同样也需要具备信用功能。因此，区块链的发展为数字货币的发展奠定了坚实的信用基础。广义上来讲，数字货币包括了区块链，区块链是基础和技术支持，保障着保密信息数据的安全以及信息数据之间的联系。

数字货币的创造机制最中心的环节就是价值创造机制，只有赋予数字货币以法定货币的价值，才能够更好地在市场中流通。数字货币本身是在区块链技术支持的基础上形成的，依托区块链技术的分布式账本结构和高保密的签字技术、共识算法形成能够保障数字信息转移的信用。和现代货币一样，数字货币的创造也来源于信用创造，其本身的价值和使用价值相比较，本身的价值可以忽略不计。区块链基础上形成了数字货币，而在此基础上，国家中央银行的价值信用担保又给予了数字货币强大的价值信用担保，使持币者能够信任数字货币，并且广泛地使用货币，当数字货币广泛地在市场中流通，并且需求扩大时，央行就会直接发行数字货币，这个过程就是银行创造数字货币的过程。

从广义上来看，数字货币包含了虚拟货币和电子货币。因此，从数字货币的创造机制上来看，也包含了2种不同的创造机制。其中有由各个国家央行发行的数字货币，如中国的数字人民币，是由中国人民银行发行的，属于银行创造机制。而还有一些数字货币由企业发行，如一些加密数字货币，即比特币、以太坊等。然而，由个别企业创造发行的数字货币不管是在效力还是职能上来看，都远远不及由国家央行发行的数字货币。因此，大部分国家的数字货币创造机制基本和现代货币的创造机制相同。数字货币的银行创造机制是在当前既有的银行货币创造体系基础上，对数字货币进行升级，引入电子计算机技术，提高对数字货币的发行流通的管控力度。

以我国的数字人民币为例，我国的数字人民币由央行发行，创造机制与纸币基本相同，整体的货币发行总量基本上与原定纸币发行总量持平。数字货币的供需关系以及在市场中的平衡状态，都要按照央行的货币和财政政策进行调控。总之，数字货币的创造机制也应该属于信用创造的范畴，数字货币的创造也需要在信用创造活动中进行。

Ⅳ 从货币演化的历史探究数字货币的未来发展

欧易OKEx research: 从货币演化的历史探究数字货币的未来发展

摘要： 数字货币（Digital Currency）可以认为是一种基于节点网络和数字加密算法的虚拟货币。去中心化的数字货币没有发行主体，因此没有任何人或机构能够控制它的发行，如比特币，以太坊等；由于算法解的数量确定，所以数字货币的总量固定，从而消除了通货膨胀的可能；由于交易过程中需要网络中的各个节点的认可，因此数字货币的交易过程足够安全。中心化的数字货币指的是有发行主体一类的货币，如央行发行的数字人民币，Facebook的Libra等。

本文从货币的本质、货币载体的 历史 变化和货币发行方逐步完成统一的 历史 变革三个方面进行研究，旨在探讨数字货币是否具备货币三要素，能否逐渐取代现钞实现数字化革命，以及目前数字货币仍存在的问题。

关键词： 数字货币、货币史

一、货币载体的 历史 变化

1.1 货币的本质

众所周知，传统货币史上大家认为货币的本质是价值尺度，其最基本的功能是作为交易媒介和价值储藏手段，根本目的是为了组织生产活动并成为维系生产关系的纽带。但随着生产力与生产关系的协同发展，货币本质的解释自然而然地发生了一定的改进，我们可以看到目前货币的本质已进化为了一种人类构建的 社会 机制，其核心是信任，这个信任是由不信任的各方对中间方（货币发行方）的信任。我们大家现在对货币达成了新的共识，就为信任缺失问题提供了一种解决方案。

其次，货币的本质也是记账货币，或被称为度量单位，其价值随着国家的财政政策、货币政策等经济手段与国内外形势变化而浮动。而一个好的度量单位其价值必然是相对稳定的，由此，在 历史 的进程中，货币总需要一整套机制来确保其价值的稳定，该机制发展至今已较为全面，目前包括支付清算体系、信用创造体系、金融监管等核心基础设施建设。

第三，货币本质上体现的就是开文提到的信用关系。货币既是发行者的一种债务或责任，也是持有者的一种信用或索偿权。因此货币双向影响资产和负债，并可通过两端的变化来得以记录。

最后，这种信任关系是可以流通的。货币如果想要流通使用，就必须用代符来加以表征，用记账系统来记录价值及其转移并清偿各种信用关系。

数字货币要想取代法币，则需要满足上述货币的三大要素。从长期来看，数字货币背后需要有一套完整的机制来确保其价值的稳定，从而实现其作为记账单位的功能，而这一整套机制极有可能由央行来提供，稍后我们会提到这背后的原因。

1.2 货币载体的变化

从 历史 上来看，货币载体遵循从金属货币过渡到银行票据，再到法定货币（fiat money）的变化过程。最初，金属货币的出现大大方便了交换的进行，促进经济 社会 加快发展。然而，随着交易频率的提升、交易范围的扩大，大量携带运送、交割清算金属货币的成本越来越高，难以满足经济发展的需要。因此，商户间分别记账，一段时期结束时，双方再核对账目，互相轧抵往来后，将余额进行货币清算。该货币收据叫做‘汇票’，专门办理汇票业务的商户叫做‘钱庄’或‘票号’。随着票号中汇票的接受度逐渐提升，为了方便流通，票号开始将汇票改造成为事先印好面额（划分不同档次），标明出票人并承诺见票即付，增加防伪验证标识等，但不限定持票人的通用汇票，这就使其演变成为“纸币”。

货币载体的变化解释了人们对其便捷流通性和可信任的需求。该演变过程遵守了格雷欣法则（Gresham’s law），即劣币驱逐良币。最初的货币与金、银、铜等金属的价值挂钩，随着交易的进行，票据和纸币这些不具备真实价值的货币用了对中间方的信任做背书，被人为的赋予了价值，并成功取代了金属货币。

理想状态下的数字货币应由所有人都信赖的第三方或者具有强大技术支撑的去中心化系统发行。这种数字货币可以说是账户数字本身直接转化为货币，货币载体由有形转为无形。

1.2.1 欧洲货币载体的变化

欧洲的近代纸币源于银行券，英国的金店券就是近代欧洲纸币的先驱。我们知道，九世纪之前巴比伦的骆驼商队为避免金银贷款在运输途中被劫，曾采用土简做为附计利息的承兑凭证，这与中国唐代的费钱类似，但其并非近代意义的纸币。16世纪至17世纪，出于安全因素的考虑，英国政府所在地伦敦塔成为商人存放金银的最佳地点，但1646年，查理一世将13万英镑金银没收充作军费的行为让人们不再信任，纷纷转向信用较好的民间金店，金店发放的存放收据就被称为“金店券”，金店券可代替金银货币在市面流通，并用于支付。但由于缺少规范与贪图利息，在1670年英荷战争爆发后英国政府停止支付，金店时代就此结束。1694年英国商人进一步完善规制，以公司形式成立英格兰银行，并获得特许发行120万英镑银行券，就此近代纸币——银行券出现于欧洲。

欧洲大陆上的纸币与约翰·劳（John Law）关系密切。约翰·劳出生于英国爱丁堡的一个银行世家，自小便拥有丰富的货币与银行体系知识。但在其父去世后，却仰仗自己精于数学而沉迷于赌博，1694年甚至因将情敌开枪毙命深陷牢狱，后其狱至欧洲。在逃亡期间，他进一步研究金融与贸易，先后在阿姆斯特丹与荷兰积累了大量经验，这时他敏锐观察到如法国等对纸质通货强烈抵制的国家经济大多萧条，引入纸质通货的英格兰和荷兰却与之相反，纸质通货的不可替代性让约翰·劳逐渐成为了“银行券”的忠实拥趸。

1705年，约翰·劳将自己的理念总结成了《论货币和贸易：兼向国家供应货币的建议》，他在书中极力主张设立国家银行，并呼吁国家银行应与国有企业相辅相成，前者掌握国家金融，后者控制国家商业，从而实现国家对货币和贸易的垄断，垄断得来的利润则反哺国家财政债务。

这一构想想要实现并不容易，直至法国国王路易十四的好大喜功致使了政府的债台高筑。在这种情况下，贵金属的短缺毫无疑问地造成了流通的金属货币急剧减少，法国疲困的财政让约翰·劳看到了希望。1715年，约翰·劳先后说服了法国国王路易十四与奥尔良公爵，下一年约翰·劳就在巴黎成立了通用银行（Banque Generale），该银行有权发行银行券并参与皇家岁入的管理，且纸币可以兑换为铸币，这是法国第一次私营银行大规模发行纸质通货。1717年，约翰·劳又说服法国皇家所有税收必须以银行纸币缴付。直至1718年，在约翰·劳的大力鼓吹下，该银行国有化，摇身变为法国第一家中央银行，这标志着法国从铸币开始转向应用纸币，后英国等国家相继加入纸币阵营，纸质通货在欧洲得到了广泛传播。

1.2.2 美国货币载体的变化

17世纪早期，英格兰在北美洲大西洋沿岸的切萨皮克湾和新英格兰建立了第一批殖民地，到18世纪最终形成了北美13个殖民地。由于殖民者所带铸币较少且尚未在每周发现金银矿，实际铸币供给严重短缺，贸易逆差的长期存在更是加剧了这种情况。为此殖民者主要使用了五种形式的货币。（见表1）

表1 殖民期北美五种货币形式

表2 非纸 币逐渐消失原因

北美殖民地最早的纸币发行是马萨诸塞殖民地于1690年发行的信用券，用于支付远征军军饷，该信用券是介于以税收为担保所发行的短期票据与纯粹的信用货币之间的一种货币形式，当局承认将来可兑付金银，可用于纳税，可作为法偿货币。出于军事融资或征税需求，其他殖民地纷纷效仿，但由于其只承认在未来兑现，这种纸币很快开始贬值，直至1764年英国议会完全禁止了法偿货币的发行。

之后的转机在美洲大陆的独立战争中孕育。当时的中央政府，即大陆会议只是一个各邦领导人集会，并无权征税。在这种情况下，军事融资就要仰仗借债或者印发钞票，托马斯·潘恩与亚历山大·汉密尔顿均支持借债，他们认为“没有一个国家应该没有债务，国债是一种国家凝聚力”，但汉密尔顿同时也认同纸币的必要性。本杰明·富兰克林则是纸币的强力支持者。最终，出于考虑到战争前景未明，且大陆会议并无任何担保，向其贷款风险较大，彼时各殖民地也无充足资金放贷，大陆会议就采用了发行纸币的方式融资。与此同时各州当局也被迫使用信用券用于战争机器的运行。随着纸币的大量发行，自1776开始，大陆券又不断贬值，1781年印刷1美元大陆券的成本甚至高于其货币价值，但由于战争的进行，大陆会议又不得不继续仰仗纸币。独立战争胜利后，美国宪法明确给予了联邦铸造货币与调节其价值的权力，各州无权铸造货币或发行纸币。

在历经了第一合众国银行、北美银行后，来到了第二合众国银行时期，时任美国总统的杰克逊由于不满于银行的1/3股份为外国人持有，对州银行的排挤与对国内外汇兑的垄断等，强烈反对纸币，相信“硬货币“，这使得第二合众国银行最终于1841年倒闭清算，美国央行进程被迫中断。直至1846年，国会批准成立独立的国库系统，就此全国各地海关与造币厂构成的国库或子国库系统存放政府资金，该系统在1913年联邦储备体系成立前一直是美国货币银行体系的主要调节者。

1861年，又是相似的背景，即美国内战爆发了。北方联军急需一种全国性通货来制止上千种银行券造成的混乱。次年2月，国会通过了时任财政部长蔡斯的提议，通过了《法偿法案》，该法案授权财政部发行1.5亿美元的合众国财政票据，也就是“绿背纸“，并宣布其为法偿货币，可用于支付，但不能兑换金银，不能用于支付关税和政府债券利息。这是美国联邦发行的第一种纸币，是完全基于国家信用发行流通、行使货币职能的信用货币。

1.2.3 中国交子等纸币的 历史 变化

中国纸币出现于封建鼎盛的北宋时期，早于欧美近七百年。唐宋期间，川蜀地势复杂而商贸发达，其交易媒介仍是价低笨重的铁钱，极为不便，这就是交子出现的直接原因。从更为本质的角度来看，宋朝铸币外流，“钱荒“严重，军政费用高昂，财政赤字加剧，这与欧美纸币出现的契机相似，但除此之外，中国彼时却是高度中央集权专制政体的封建国家，是由政府直接出面将新的交易媒介（交子）强行推广，这就使中国的纸币（交子等）除了具有货币的经济职能外，还兼有货币的政治职能。

我们可以看到，无论是欧美大陆还是中华文明纸币的诞生与延续，均是以流通手段为基础，以政府为主导，拥有较为稳定广阔的货币市场，并始终伴有浓厚的政治军事色彩，政府希冀通过纸币的发行来支持政府开支与庞大的军费。但中国交子出现时，中国还是重农抑商的农耕 社会 ，经济水平远低于17、18世纪已兴起城市、商业迅猛发展的欧美等国，缺乏稳定的物质基础，商品生产与商品货币关系并不 健康 。更别说在封建统治下，“交子务“随时可能让纸币沦为单纯的财政掠夺工具，其信用事业与信用机构相当不牢靠，这背离了纸币应有的经济职能，而更偏向于”政治职能“，由此，稳定而 健康 的信用机构与信用体系也是信用货币发展的必要条件。

二、货币发行方的 历史 变化

2.1 货币发行方从私人货币向央行货币的转变

铸币权被认为是展现政府权力的根本性因素，政府透过它来展现自己至高无上的权力。早期，政府并没有承担制造货币的任务，而是担保被用作货币的材料的重量和成色，即金、银和铜，并标明其真实的价值。在此阶段中，私人企业并不具备提供健全的铸币能力，提供统一的、容易辨认的铸币技术一直是一个重大的难题。同时，政府发现由自己来铸造货币不仅有益于 社会 ，而且可以抽取用来支付铸造成本的费用，从而扩大收入。在揽过铸币权以后，我们可以说几乎所有的地方政府都在滥用人民的信赖而欺诈人民，这体现在当人们拿着金属块到政府的熔炉去铸造货币的时候，政府强行留住部分；在收回流通中的铸币重新铸造成金银行两较小却表明同样价值的硬币。

在中世纪时期，贸易的收缩导致了货币流通数量的减少。为了恢复贸易，欧洲地区的君主们争相减少铸币的分量和成色。最终，纸币的出现，让政府获得了一种更为廉价的欺骗人民的方法，政府使用了残暴的手段将这些劣币强加于人民。

政府垄断了纸币的发行，这极大的有助于政府权力的增长。我们假设，如果政府有权随自己的意愿创造任何数量的货币，并使人们接受之，这将有利于政府捍卫自己的权力。 近些年来，政府之所以不断扩张，在很大程度上由于其能够发行货币来弥补赤字。因此，我们认为，政府应当在人民认可的范围内发行货币，否则，这种权力将被剥夺。

纸币由多家私人银行发行，逐渐统一为中央银行发行。对于数字货币，目前由众多私人发行，但真正能成为货币的数字货币，最终将由中央银行发行，成为中心化的数字货币。类似比特币这类型的去中心化数字货币，未来可能演化为一种投资品（当前的数字货币并不是真正的货币）。

2.1.1 英格兰银行统一货币权

从17世纪下半叶到20世纪20年代，各类银行券都在市面上流通，在伦敦地区，以英格兰银行券为主导。1826年，英国议会通过《银行合伙人法案》，表明英格兰银行在伦敦城外65英里的范围内享有唯一发行股份制银行券的特权，但是伦敦的私人银行仍可发行银行券；允许英格兰银行在英国各地设立分支行。该法案通过后，英国一些小型私人银行合并为股份制银行，股份制商业银行迅速发展起来并发行了自己的银行券。此时的英国货币市场中，出现了英格兰银行券、私人银行发行的银行券和股份制银行券并行的情况。

直到20世纪初期，英格兰银行才最终统一发币权。1833年，英国议会通过一项新法案，规定英格兰银行券获得无限“法偿”资格，即法定货币，强制流通，必须接受，不得拒收。英格兰银行券也因此成为首个和唯一一个获得法定货币地位的银行券，在法律上地位等同于黄金。1844年7月，英国议会通过《银行特许法案》。该法案规定，凡是新设立的银行一律禁止发行银行券；在1844年前没有发行过银行券的银行，其发行额度受限制，已经发行的银行券仍可流通；凡发行银行券的银行在伦敦设立分行或同其他银行合并的，均丧失纸币发行权，并将此权利移交给英格兰银行。随着该法案的逐年实施，英国（仅限于英格兰和威尔士）多数银行都渐渐丧失了纸币发行权。到了1921年，实际有纸币发行权的就只有英格兰银行了。

最终，英格兰银行券成为英国的法定信用纸币，并延续使用至今。 1914年一战爆发后，为了给战争筹集资金，财政部发行了10先令和1英镑票据当做纸币在市场上流通。因而，在1921年后，市面上除了英格兰银行券，还有财政部票据。1928年，英国议会通过《通货和钞票法案》，在法律上确认了英格兰银行为全国货币发行的唯一机构。从此，英格兰银行券成为了英国纸币的唯一主宰，完成了纸币流通的大一统。1931年英国彻底脱离金本位后，英格兰银行券成为了“金本位接班人”，成为英国的法定信用纸币（仅靠政府信用背书，不可兑现），并延续使用至今。英国货币制度也转变为不可兑现的信用纸币制度。

2.1.2 美元的统一

1787年，具有跨时代意义的美国宪法诞生，该宪法旨在建立一个由最初13个殖民地组成的共同市场与政治联盟，从法律层面确保了各州之间商品和生产要素的自有流动，并规定和限制了联盟政府的权力。尚未说明联邦政府独占发行银行执照与纸币的权力，由此各州银行在早期纷纷“占山为王”，发行自己的货币（即银行券），其价值取决于发钞行的声誉以及便利性等因素。

纵观 历史 ，美国曾两次尝试创立联邦银行，需要注意的是，此时的银行并非真正的中央银行，仅是处理全国性银行业务的机构。

表3 美国第一银行与美国第二银行概览

与州银行的冲突让美国央行体系发展进程不断受阻，这时南北战争成为了新的突破点。北方各州为融资军政费用，1863至1865年通过了《银行业法案》，建立了作为联邦政府新发型债务交易平台（二级市场）的联邦银行体系。该体系可以解决一些州银行发展的弊端，此外，为了管控银行风险，来确保银行的流动性与清偿性，该法案还要求对商业银行的资本金和资产质量进行严格的监管与信息披露，并实施了准备金制度。与此同时，美国成立了 历史 上第一家银行系统监管机构OOC，负责颁布国民银行执照，OOC监管职责明确。但此时在经济波动时货币供应仍缺乏弹性。

1865年后经济危机频发，直至1907年一些银行因投机而挤兑，银行业受损严重。最后国会要求国家货币委员会进行审查，也由此，经其提议，美联储诞生。

三、对数字货币未来的展望

上文我们总结了货币载体和货币发行方的 历史 变化，不难看出，货币载体的局限性，如交易便捷性、可携带性、交易手续费等问题，决定了货币将必然朝向脱离载体的方向发展。数字货币和纸币等劣币取代金银一类的良币作为货币载体是一个必然的发展过程。 历史 总是惊人的相似，一旦货币数字化或虚拟化得到了共识，维护这种共识和追逐货币利益将必然体现了政治博弈。由政治阶层垄断数字货币发行、调控数字货币供给或许将成为数字货币所必然经历的过程。近些年来，央行对数字货币的 探索 为货币制度的变革带来了一些新的思考与实践，这些 探索 依然路途漫长，但也充满希望。而对于去中心化的数字货币来说，比如比特币、以太坊等，我们认为其更接近于投资品，而不是流通货币。

3.1 央行数字货币的现状

我国的数字人民币CBDC，是由人民银行发行，由指定运营机构参与运营并向公众兑换，以广义账户体系为基础，支持银行账户松耦合功能，与纸钞和硬币等价，并具有价值特征和法偿性的可控匿名的支付工具。数字人民币相对于支付宝和微信支付来说，优势在于第一是双离线支付，即在网络信号不佳的时候也能满足正常的电子支付需求；第二是安全性更高，因为微信和支付宝背后的信用方是腾讯和阿里巴巴两家公司，而数字人民币则以央行的安全系统做背书；第三是多终端选择，微信和支付宝必须要求有网络的手机才能完成支付，而对于没有智能手机的人群，可以选择IC卡、功能机等硬件使用数字人民币。

日前，央行宣布，中国人民银行货币研究所与香港金融管理局、泰国中央银行、阿拉伯联合酋长国中央银行宣布联合发起多边央行数字货币桥研究项目（m-CBDC Bridge），旨在 探索 央行数字货币在跨境支付中的应用。该项目已得到国际清算银行香港创新中心的支持。

中国央行正在深圳、苏州、雄安地区、成都四地试点数字人民币，此外，数字人民币也将在未来的冬奥场景进行内部封闭试点测试。2月6日，北京发放了数字人民币红包，每份红包金额200元；2月23日，微信公众号“成都发布“称，成都将预约发放总额4000万元的数字人民币消费红包。

3.2 数字货币存在的问题

数字货币完全取代现钞后，央行通过数字系统可以实施完全的负利率货币政策，使货币政策突破ZLB（零利率下线）。对于普通人来说，存款可能出现负增长的趋势。如果人们持有纸币，在银行利率突破零利率下线的时候，尚可把钱取回家中，从而躲过资产负增长的情况。然而，当数字货币完全取代纸质货币的时候，人们将无奈面对资产的缩水。

从 历史 的角度，我们不难发现，货币的本质已经超越了经济属性，体现更强大的政治属性。未来的货币革命的障碍不在于经济与技术，而在于政治。政府通常采取超量发行货币的方式应对赤字的问题，这将导致通货膨胀，人们手中的钱越来越不值钱。各国针对数字货币的政治纷争会否给数字货币带来巨大的波动性将不得而知。

理想化的数字货币的真实价格绝对不变，可有效的避免通货膨胀的威胁，与商品服务价格只形成结构性相对变动。这样的货币才是真正的稳定币。然而实现这种理想化的数字货币将要突破政治阻碍形成共识，相互制约，建立储备金机制，支付结算机制，信用机制等目标。目前的数字人民币仅仅将现钞数字化并进行了跨境支付的技术尝试，数字货币要取代现钞依旧道阻且艰。

文献参考：

【1】 刘子健，《东西方纸币产生条件的比较研究》，《中国钱币》，1994年4月

【2】 王志军等，《欧美金融发展史》，南开大学出版社，2013年1月

【3】 钱学宁，《货币本质与数字货币解析》，《中国金融杂志》，2019年12月

【4】 【英】弗里德里希·冯·哈耶克著，姚中秋译，《货币的非国家化》，新星出版社，2007年8月

【5】 格物资本，《英国货币史：纸币的诞生和大一统》，2019年6月1日

【6】 周永林，《从货币本质看数字货币未来》，《央行与货币》，2018年12月

Ⅵ 区块链如何形成共识(区块链共识机制是什么)

区块链常见的三大共识机制

区块链是建立在P2P网络，由节点参与的分布式账本系统，最大的特点是“去中心化”。也就是说在区块链系统中，用户与用户之间、用户与机构之间、机构与机构之间，无需建立彼此之间的信任，只需依靠区块链协议系统就能实现交易。

可是，要如何保证账本的准确性，权威性，以及可靠性？区块链网络上的节点为什么要参与记账？节点如果造假怎么办？如何防止账本被篡改？如何保证节点间的数据一致性？……这些都是区块链在建立“去中心化”交易时需要解决的问题，由此产生了共识机制。

所谓“共识机制”，就是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；当出现意见不一致时，在没有中心控制的情况下，若干个节点参与决策达成共识，即在互相没有信任基础的个体之间如何建立信任关系。

区块链技术正是运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术背书而非中心化信用机构来进行全新的信用创造。

不同的区块链种类需要不同的共识算法来确保区块链上最后的区块能够在任何时候都反应出全网的状态。

目前为止，区块链共识机制主要有以下几种：POW工作量证明、POS股权证明、DPOS授权股权证明、Paxos、PBFT（实用拜占庭容错算法）、dBFT、DAG（有向无环图）

接下来我们主要说说常见的POW、POS、DPOS共识机制的原理及应用场景

概念：

工作量证明机制（Proofofwork），最早是一个经济学名词，指系统为达到某一目标而设置的度量方法。简单理解就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作，通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量。

工作量证明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共识的区块链中，节点可以自由进出，并通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。

应用：

POW最著名的应用当属比特币。在比特币网络中，在Block的生成过程中，矿工需要解决复杂的密码数学难题，寻找到一个符合要求的BlockHash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。这期间需要经过大量尝试计算（工作量），计算时间取决于机器的哈希运算速度。

而寻找合理hash是一个概率事件，当节点拥有占全网n%的算力时，该节点即有n/100的概率找到BlockHash。在节点成功找到满足的Hash值之后，会马上对全网进行广播打包区块，网络的节点收到广播打包区块，会立刻对其进行验证。

如果验证通过，则表明已经有节点成功解迷，自己就不再竞争当前区块，而是选择接受这个区块，记录到自己的账本中，然后进行下一个区块的竞争猜谜。网络中只有最快解谜的区块，才会添加的账本中，其他的节点进行复制，以此保证了整个账本的唯一性。

假如节点有任何的作弊行为，都会导致网络的节点验证不通过，直接丢弃其打包的区块，这个区块就无法记录到总账本中，作弊的节点耗费的成本就白费了，因此在巨大的挖矿成本下，也使得矿工自觉自愿的遵守比特币系统的共识协议，也就确保了整个系统的安全。

优缺点

优点：结果能被快速验证，系统承担的节点量大，作恶成本高进而保证矿工的自觉遵守性。

缺点：需要消耗大量的算法，达成共识的周期较长

概念：

权益证明机制（ProofofStake），要求证明人提供一定数量加密货币的所有权。

权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。

应用：

2012年，化名SunnyKing的网友推出了Peercoin（点点币），是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。PPC最大创新是其采矿方式混合了POW及POS两种方式，采用工作量证明机制发行新币，采用权益证明机制维护网络安全。

为了实现POS，SunnyKing借鉴于中本聪的Coinbase，专门设计了一种特殊类型交易，叫Coinstake。

上图为Coinstake工作原理，其中币龄指的是货币的持有时间段，假如你拥有10个币，并且持有10天，那你就收集到了100天的币龄。如果你使用了这10个币，币龄被消耗（销毁）了。

优缺点：

优点：缩短达成共识所需的时间，比工作量证明更加节约能源。

缺点：本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算，转账真实性较难保证

概念：

授权股权证明机制（DelegatedProofofStake），与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。

授权股权证明在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。

同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。

应用：

比特股（Bitshare）是一类采用DPOS机制的密码货币。通过引入了见证人这个概念，见证人可以生成区块，每一个持有比特股的人都可以投票选举见证人。得到总同意票数中的前N个（N通常定义为101）候选者可以当选为见证人，当选见证人的个数（N）需满足：至少一半的参与投票者相信N已经充分地去中心化。

见证人的候选名单每个维护周期（1天）更新一次。见证人然后随机排列，每个见证人按序有2秒的权限时间生成区块，若见证人在给定的时间片不能生成区块，区块生成权限交给下一个时间片对应的见证人。DPoS的这种设计使得区块的生成更为快速，也更加节能。

DPOS充分利用了持股人的投票，以公平民主的方式达成共识，他们投票选出的N个见证人，可以视为N个矿池，而这N个矿池彼此的权利是完全相等的。持股人可以随时通过投票更换这些见证人（矿池），只要他们提供的算力不稳定，计算机宕机，或者试图利用手中的权力作恶。

优缺点：

优点：缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证

缺点：中心程度较弱，安全性相比POW较弱，同时节点代理是人为选出的，公平性相比POS较低，同时整个共识机制还是依赖于代币的增发来维持代理节点的稳定性。

深入了解区块链的共识机制及算法原理

所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲，如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识，但他们都一致认为你是个好人，那么基本上就可以断定你这人还不坏。

要想整个区块链网络节点维持一份相同的数据，同时保证每个参与者的公平性，整个体系的所有参与者必须要有统一的协议，也就是我们这里要将的共识算法。比特币所有的节点都遵循统一的协议规范。协议规范（共识算法）由相关的共识规则组成，这些规则可以分为两个大的核心：工作量证明与最长链机制。所有规则（共识）的最终体现就是比特币的最长链。共识算法的目的就是保证比特币不停地在最长链条上运转，从而保证整个记账系统的一致性和可靠性。

区块链中的用户进行交易时不需要考虑对方的信用、不需要信任对方，也无需一个可信的中介机构或中央机构，只需要依据区块链协议即可实现交易。这种不需要可信第三方中介就可以顺利交易的前提是区块链的共识机制，即在互不了解、信任的市场环境中，参与交易的各节点出于对自身利益考虑，没有任何违规作弊的动机、行为，因此各节点会主动自觉遵守预先设定的规则，来判断每一笔交易的真实性和可靠性，并将检验通过的记录写入到区块链中。各节点的利益各不相同，逻辑上将它们没有合谋欺骗作弊的动机产生，而当网络中有的节点拥有公共信誉时，这一点尤为明显。区块链技术运用基于数学原理的共识算法，在节点之间建立“信任”网络，利用技术手段从而实现一种创新式的信用网络。

目前区款连行业内主流的共识算法机制包含：工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制和Pool验证池这四大类。

工作量证明机制即对于工作量的证明，是生成要加入到区块链中的一笔新的交易信息(即新区块)时必须满足的要求。在基于工作量证明机制构建的区块链网络中，节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。工作量证明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共识的区块链中，节点可以自由进出。大家所熟知的比特币网络就应用工作量证明机制来生产新的货币。然而，由于工作量证明机制在比特币网络中的应用已经吸引了全球计算机大部分的算力，其他想尝试使用该机制的区块链应用很难获得同样规模的算力来维持自身的安全。同时，基于工作量证明机制的挖矿行为还造成了大量的资源浪费，达成共识所需要的周期也较长，因此该机制并不适合商业应用。

2012年，化名SunnyKing的网友推出了Peercoin，该加密电子货币采用工作量证明机制发行新币，采用权益证明机制维护网络安全，这是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。与要求证明人执行一定量的计算工作不同，权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。这种共识机制可以缩短达成共识所需的时间，但本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算。因此，PoS机制并没有从根本上解决PoW机制难以应用于商业领域的问题。

股份授权证明机制是一种新的保障网络安全的共识机制。它在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。

股份授权证明机制与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。

股份授权证明机制可以大大缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证。然而，该共识机制仍然不能完美解决区块链在商业中的应用问题，因为该共识机制无法摆脱对于代币的依赖，而在很多商业应用中并不需要代币的存在。

Pool验证池基于传统的分布式一致性技术建立，并辅之以数据验证机制，是目前区块链中广泛使用的一种共识机制。

Pool验证池不需要依赖代币就可以工作，在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础之上，可以实现秒级共识验证，更适合有多方参与的多中心商业模式。不过，Pool验证池也存在一些不足，例如该共识机制能够实现的分布式程度不如PoW机制等

这里主要讲解区块链工作量证明机制的一些算法原理以及比特币网络是如何证明自己的工作量的，希望大家能够对共识算法有一个基本的认识。

工作量证明系统的主要特征是客户端要做一定难度的工作来得到一个结果，验证方则很容易通过结果来检查客户端是不是做了相应的工作。这种方案的一个核心特征是不对称性：工作对于请求方是适中中的，对于验证方是易于验证的。它与验证码不同，验证码是易于被人类解决而不是易于被计算机解决。

下图所示的为工作量证明流程。

举个例子，给个一个基本的字符创“hello，world！”，我们给出的工作量要求是，可以在这个字符创后面添加一个叫做nonce（随机数）的整数值，对变更后（添加nonce）的字符创进行SHA-256运算，如果得到的结果（一十六进制的形式表示）以“0000”开头的，则验证通过。为了达到这个工作量证明的目标，需要不停地递增nonce值，对得到的字符创进行SHA-256哈希运算。按照这个规则，需要经过4251次运算，才能找到前导为4个0的哈希散列。

通过这个示例我们对工作量证明机制有了一个初步的理解。有人或许认为如果工作量证明只是这样一个过程，那是不是只要记住nonce为4521使计算能通过验证就行了，当然不是了，这只是一个例子。

下面我们将输入简单的变更为”Hello,World!+整数值”，整数值取1~1000，也就是说将输入变成一个1~1000的数组：Hello,World!1；Hello,World!2；...；Hello,World!1000。然后对数组中的每一个输入依次进行上面的工作量证明—找到前导为4个0的哈希散列。

由于哈希值伪随机的特性，根据概率论的相关知识容易计算出，预计要进行2的16次方次数的尝试，才能得到前导为4个0的哈希散列。而统计一下刚刚进行的1000次计算的实际结果会发现，进行计算的平均次数为66958次，十分接近2的16次方（65536）。在这个例子中，数学期望的计算次数实际就是要求的“工作量”，重复进行多次的工作量证明会是一个符合统计学规律的概率事件。

统计输入的字符创与得到对应目标结果实际使用的计算次数如下：

对于比特币网络中的任何节点，如果想生成一个新的区块加入到区块链中，则必须解决出比特币网络出的这道谜题。这道题的关键要素是工作量证明函数、区块及难度值。工作量证明函数是这道题的计算方法，区块是这道题的输入数据，难度值决定了解这道题的所需要的计算量。

比特币网络中使用的工作量证明函数正是上文提及的SHA-256。区块其实就是在工作量证明环节产生的。旷工通过不停地构造区块数据，检验每次计算出的结果是否满足要求的工作量，从而判断该区块是不是符合网络难度。区块头即比特币工作量证明函数的输入数据。

难度值是矿工们挖掘的重要参考指标，它决定了旷工需要经过多少次哈希运算才能产生一个合法的区块。比特币网络大约每10分钟生成一个区块，如果在不同的全网算力条件下，新区块的产生基本都保持这个速度，难度值必须根据全网算力的变化进行调整。总的原则即为无论挖矿能力如何，使得网络始终保持10分钟产生一个新区块。

难度值的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每隔2016个区块，所有节点都会按照统一的格式自动调整难度值，这个公式是由最新产生的2016个区块的花费时长与期望时长（按每10分钟产生一个取款，则期望时长为20160分钟）比较得出来的，根据实际时长一期望时长的比值进行调整。也就是说，如果区块产生的速度比10分钟快，则增加难度值；反正，则降低难度值。用公式来表达如下：

新难度值=旧难度值*（20160分钟/过去2016个区块花费时长）。

工作量证明需要有一个目标值。比特币工作量证明的目标值（Target）的计算公式如下：

目标值=最大目标值/难度值，其中最大目标值为一个恒定值

目标值的大小与难度值成反比，比特币工作量证明的达成就是矿中计算出来的区块哈希值必须小于目标值。

我们也可以将比特币工作量的过程简单的理解成，通过不停变更区块头（即尝试不同nonce值）并将其作为输入，进行SHA-256哈希运算，找出一个有特定格式哈希值的过程（即要求有一定数量的前导0），而要求的前导0个数越多，难度越大。

可以把比特币将这道工作量证明谜题的步骤大致归纳如下：

该过程可以用下图表示：

比特币的工作量证明，就是我们俗称“挖矿”所做的主要工作。理解工作量证明机制，将为我们进一步理解比特币区块链的共识机制奠定基础。

区块链的共识机制

1.网络上的交易信息如何确认并达成共识？?

虽然经常提到共识机制，但是对于共识机制的含义和理解却并清楚。因此需要就共识机制的相关概念原理和实现方法有所理解。?

区块链的交易信息是通过网络广播传输到网络中各个节点的，在整个网络节点中如何对广播的信息进行确认并达成共识最终写入区块呢？?如果没有相应的可靠安全的实现机制，那么就难以实现其基本的功能，因此共识机制是整个网络运行下去的一个关键。

共识机制解决了区块链如何在分布式场景下达成一致性的问题。区块链能在众多节点达到一种较为平衡的状态也是因为共识机制。那么共识机制是如何在在去中心化的思想上解决了节点间互相信任的问题呢？?

当分布式的思想被提出来时，人们就开始根据FLP定理和CAP定理设计共识算法。规范的说，理想的分布式系统的一致性应该满足以下三点：

1.可终止性（Termination）：一致性的结果可在有限时间内完成。

2.共识性(Consensus)：不同节点最终完成决策的结果应该相同。

3.合法性(Validity)：决策的结果必须是其他进程提出的提案。

但是在实际的计算机集群中，可能会存在以下问题:

1.节点处理事务的能力不同，网络节点数据的吞吐量有差异

2.节点间通讯的信道可能不安全

3.可能会有作恶节点出现

4.当异步处理能力达到高度一致时，系统的可扩展性就会变差（容不下新节点的加入）。

科学家认为，在分布式场景下达成完全一致性是不可能的。但是工程学家可以牺牲一部分代价来换取分布式场景的一致性，上述的两大定理也是这种思想，所以基于区块链设计的各种公式机制都可以看作牺牲那一部分代价来换取多适合的一致性，我的想法是可以在这种思想上进行一个灵活的变换，即在适当的时间空间牺牲一部分代价换取适应于当时场景的一致性，可以实现灵活的区块链系统，即可插拔式的区块链系统。今天就介绍一下我对各种共识机制的看法和分析，分布式系统中有无作恶节点分为拜占庭容错和非拜占庭容错机制。

FLP定理即FLP不可能性，它证明了在分布式情景下，无论任何算法，即使是只有一个进程挂掉，对于其他非失败进程，都存在着无法达成一致的可能。

FLP基于如下几点假设：

仅可修改一次：?每个进程初始时都记录一个值（0或1）。进程可以接收消息、改动该值、并发送消息，当进程进入decidestate时，其值就不再变化。所有非失败进程都进入decidedstate时，协议成功结束。这里放宽到有一部分进程进入decidedstate就算协议成功。

异步通信：?与同步通信的最大区别是没有时钟、不能时间同步、不能使用超时、不能探测失败、消息可任意延迟、消息可乱序。

通信健壮：只要进程非失败，消息虽会被无限延迟，但最终会被送达；并且消息仅会被送达一次（无重复）。

Fail-Stop模型：进程失败如同宕机，不再处理任何消息。

失败进程数量：最多一个进程失败。

CAP是分布式系统、特别是分布式存储领域中被讨论最多的理论。CAP由EricBrewer在2000年PODC会议上提出，是EricBrewer在Inktomi期间研发搜索引擎、分布式web缓存时得出的关于数据一致性(consistency)、服务可用性(availability)、分区容错性(partition-tolerance)的猜想：

数据一致性(consistency)：如果系统对一个写操作返回成功，那么之后的读请求都必须读到这个新数据；如果返回失败，那么所有读操作都不能读到这个数据，对调用者而言数据具有强一致性(strongconsistency)(又叫原子性atomic、线性一致性linearizableconsistency)[5]

服务可用性(availability)：所有读写请求在一定时间内得到响应，可终止、不会一直等待

分区容错性(partition-tolerance)：在网络分区的情况下，被分隔的节点仍能正常对外服务

在某时刻如果满足AP，分隔的节点同时对外服务但不能相互通信，将导致状态不一致，即不能满足C；如果满足CP，网络分区的情况下为达成C，请求只能一直等待，即不满足A；如果要满足CA，在一定时间内要达到节点状态一致，要求不能出现网络分区，则不能满足P。

C、A、P三者最多只能满足其中两个，和FLP定理一样，CAP定理也指示了一个不可达的结果(impossibilityresult)。