区块链自信任

『壹』 区块链的模型架构是什么

区块链技术不是单一的创新技术，而是多种技术整合创新的结果，其本质是一个弱中心的、自信任的底层架构技术。与传统的互联网技术相比，它的技术原理与模型架构是一次重大革新。在这里，我们将就区块链的基本技术模型进行剖析。

模型图

区块链技术模型自下而上包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。每一层分别具备一项核心功能，不同层级之间相互配合，共同构建一个去中心的价值传输体系

数据层是区块链最底层的释术架构，应用了公私钥相结合的非对称加密技术，利用散列函数确保信息不被篡改，还采用了链式结构、时间戳技术、梅克尔（Merkle)树等技术对数据区块进行处理，让新旧区块之间相互链接，相互验证，是区块链安全稳定运行的基础。

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『贰』 为什么说区块链是“去信任”的

维基网络中，从心理学角度对信任的解释如下：
Trust is believing that the person who is trusted will do what is expected.
信任是指，相信被信任的人会做出预期的事 。

结合我对信任的理解，信任包含几个关键点：
1.  信任是一个心理预判 。
2. 信任是有程度的。
3. 信任是单向的。比如我信任你，但你不一定信任我。
4. 信任是有维度的。
    道德上的信任：我信任他不会干坏事。
    能力上的信任：我信任他能搞定这个事。

心理预判一般来源于两个因素：历史经验和客观规律 。当然，这两个因素并不矛盾。事实上，我们大部分的预判，是同时建立在这两个因素之上的。

构建信任关系除了可以让彼此的信任的双方得到心理的上的愉悦感外，更重要的是， 信任可以提升合作效率 ，甚至完成一些单体无法完成的事情。对于历史经验形成的信任关系，需要 靠时间来积累 。如果双方合作，都要从0开始积累，显然是低效的。为了提升效率，我们常常会引入第三方，在双方无历史经验可供参考的情况下，来实现两者间的合作关系。我们可以把这个 第三方信任机构或工具称之为“信任中介”。

原子模型

信任传递 ：A信任T，T信任B，A可以通过T间接的与B产生合作关系。比如B想借钱，T没钱，A有钱；此时A可以把钱先给T，T再把钱给B。当B违约时，T帮B把钱还给A。

去信任 ：A信任T，B信任T。在A和B在互不信任的情况下，A和B将各自需求提给T，由T来达成A和B各自的需求；或者A直接与B产生合作关系，但都是在T的监视下完成，由T来确保A和B都是按交易的要求完成的。

注：黄色箭头代表着信任的方向。

其中 “信任传递”和“去信任”的主要区别在于，信任传递中的T参与双方的交易，也承担责任；而去信任模型中的T，不参与交易，也不承担责任。

区块链本身是一个平台工具，提供了一个不可篡改的记账服务。他无法促使交易双方彼此互相信任，也无法参与到双方的交易中；作为一个没有生命的工具，当然也无法承担交易责任（比如A违约，B发假货啥的，都属于交易责任；至于记账的正确性，系统的安全性责任，当然还是由区块链保障）。因此 区块链所实现的是“去信任”模型，而非“信任传递”模型。

当然，在区块链记录大量交易数据后，则给人提供了一种可靠的经验数据。比如当A不信任B时，但在链上可以查阅B发生了大量的成功交易。此时A可以判断，B是一个可以相信的人。这是一个衍生的能力。也就是我们常提的“增信”的由来。无论是否有历史交易数据，在区块链平台上的交易仍然是在去信任模型下完成的。

信任是一个泛概念，包含的场景非常丰富，比如合作信任、感情信任、交易信任……而在区块链的世界里，当前主要涉及的场景是 交易信任 。当然，还可以利用区块链的不可篡改性提供 存证服务，以解决其他场景的信任 问题。

至于区块链如何做到不可篡改的记账服务，请参见《区块链如何确保交易安全？》

『叁』 为什么说区块链是制造信任的机器

在区块链系统中，根据一套竞争规则，选出记账人，参与竞争的人都有机会获胜当选记账人。我们假设这个规则是拼魔方竞赛，谁最先拼好魔方，谁就获得记账权。这体现了区块链记账的一个特点：非中心化记账。通过玩魔方游戏随机产生记账人，保证记账人不再是某个中心化机构。

『肆』 区块链系统中不同节点之间是如何建立信任的

区块链是从零开始有序的链接在一起的，每个区块都指向前一个区块，称为前一个区块的子区块，前一区块称为父区块。
 
每个区块都有一个区块头，里边包含着父区块头通过算法生成的哈希值，通过这个哈希值可以找到父区块。当父区块有任何改动时，父区块的哈希值也发生变化。这将迫使子区块哈希值字段发生改变，以此类推，后边的子子区块，子子子区块都会受影响。一旦一个区块有很多后代以后，除非重新计算此区块所有后代的区块，但是这样重新计算需要耗费巨大的计算量，所以区块链越长区块历史越无法改变。

『伍』 分布式共识包含哪三种方法

PoW 、PoS 、DPOW都是什么意思？
说到区块链，我们必然会谈及它的共识机制。不了解区块链的共识机制，就无法理解区块链的真正意义。那么，今日份的区块链的共识机制了解一下？
共识机制是什么？
什么是共识？直取它的字面意思，就是"共同的认识".
人与人是不同的，这种不同不仅体现在身材、长相、能力，更体现在文化、观点、想法、利益诉求等等方面。
共识，简而言之，就是一个群体的成员在某一方面达成的一致意见。
我们了解到，信任是社会运转中的一大痛点，银行有自己的信用体系，过去的金融体系服务于只服务于极少的企业家，因为建立信用体系耗资巨大。后来支付宝有了芝麻信用，信用已经关系到生活的很多方面，信用卡额度、花呗额度，芝麻信用高出国还可以免签。我们正享受着信用给我们带来的便捷。
区块链本质是去中心化，去中心化的核心是共识机制，区块链上的共识机制主要解决由谁来构造区块，以及如何维护区块链统一的问题。
区块链共识机制的目标是使所有的诚实节点保存一致的区块链视图，同时满足两个性质：
1）一致性：所有诚实节点保存的区块链的前缀部分完全相同。
2）有效性：由某诚实节点发布的信息终将被其他所有诚实节点记录在自己的区块链中。
区块链的自信任主要体现于分布于区块链中的用户无须信任交易的另一方，也无须信任一个中心化的机构，只需要信任区块链协议下的软件系统即可实现交易。
共识机制是什么？PoW 、PoS 、DPOW都是什么意思？
共识机制的必要性？
分布式系统中，多个主机通过异步通信方式组成网络集群。在这样的一个异步系统中，需要主机之间进行状态复制，以保证每个主机达成一致的状态共识。错误信息可能出现在异步系统内并不断传播，因此需要在默认不可靠的异步网络中定义容错协议，以确保各主机达成安全可靠的状态共识，这就是共识机制诞生的必要性。
这种自信任的前提是区块链的共识机制（consensus），即在一个互不信任的市场中，要想使各节点达成一致的充分必要条件是每个节点出于对自身利益最大化的考虑，都会自发、诚实地遵守协议中预先设定的规则，判断每一笔记录的真实性，最终将判断为真的记录记入区块链之中。attachments-2018-08-9yY7VRHa5b738e3d96021.jpg
换句话说，如果各节点具有各自独立的利益并互相竞争，则这些节点几乎不可能合谋欺骗你，而当节点们在网络中拥有公共信誉时，这一点体现得尤为明显。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。
当今区块链的几种共识机制介绍
区块链上的共识机制有多种，但任何一种都不是完美无缺，或者说适用于所有应用场景的。
PoW 工作量证明
整个系统中每个节点为整个系统提供计算能力（简称算力），通过一个竞争机制，让计算工作完成最出色的节点获得系统的奖励，即完成新生成货币的分配，简单理解就是多劳多得，bitcoin、LTC等货币型区块链就应用POW机制。
优点
完全去中心化节点自由进出，算法简单，容易实现破坏系统花费的成本巨大，只要网络破坏者的算力不超过网络总算力的50%,网络的交易状态就能达成一致
缺点
浪费能源，这是最大的缺点区块的确认时间难以缩短，如bitcoin每秒只能做7笔交易，不适合商业应用新的区块链必须找到一种不同的散列算法，否则就会面临bitcoin的算力攻击对节点的性能网络环境要求高容易产生分叉，需要等待多个确认无法达成最终一致性
PoS 权益证明
也称股权证明，类似于你把财产存在银行，这种模式会根据你持有加密货币的数量和时间，分配给你相应的利息。
优点
对节点性能要求低，达成共识时间短
缺点
没有最终一致性，需要检查点机制来弥补最终性
DPOW 委托股权证明
DPOW是 PoS 的进化方案，在常规 PoW和 PoS 中，任何一个新加入的区块，都需要被整个网络所有节点做确认，非常影响效率。
DPoS则类似于现代董事会的投票机制，通过选举代表来进行投票和决策。被选举出的n个记账节点来做新区块的创建、验证、签名和相互监督，这样就极大地减少了区块创建和确认所需要消耗的时间和算力成本。
优点
大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证
缺点
牺牲了去中心化的概念，不适合公有链
PBFT 实用拜占庭容错
实用拜占庭容错机制是一种采用"许可投票、少数服从多数"来选举领导者并进行记账的共识机制，该共识机制允许拜占庭容错，允许强监督节点参与，具备权限分级能力，性能更高，耗能更低，而且每轮记账都会由全网节点共同选举领导者，允许33%的节点作恶，容错率为33%.实用拜占庭容错特别适合联盟链的应用场景。
优点
会背离中心化，加密货币的存在及奖励机制会产生马太效应，让社区中的穷者更穷，富者更富共识效率高，可实现高频交易
缺点
当系统只剩下33%的节点运行时，系统会停止运行
dBFT 授权拜占庭容错
这种机制是用权益来选出记账人，然后记账人之间通过拜占庭容错算法达成共识。授权拜占庭容错机制最核心的一点，就是最大限度地确保系统的最终性，使区块链能够适用于真正的金融应用场景。
优点
专业化的记账人可以容忍任何类型的错误记账由多人协同完成，每一个区块都有最终性，不会分叉算法的可靠性有严格的数学证明
缺点
当三分之一或以上记账人停止工作后，系统将无法提供服务当三分之一或以上记账人联合作恶，可能会使系统出现分叉
Pool 验证池
基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制。
优点
不需要加密货币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，实现秒级共识验证。
缺点
去中心化程度不如bitcoin,更适合多方参与的多中心商业模式。
Paxos
这是一种传统的分布式一致性算法，是一种基于选举领导者的共识机制。领导者节点拥有绝对权限，并允许强监督节点参与，其性能高，资源消耗低。所有节点一般有线下准入机制，但选举过程中不允许有作恶节点，不具备容错性。
Paxos算法中将节点分为三种类型：
proposer:提出一个提案，等待大家批准为结案。往往是客户端担任该角色
acceptor:负责对提案进行投票。往往是服务端担任该角色
learner:被告知结案结果，并与之统一，不参与投票过程。可能为客户端或服务端
Paxos 能保证在超过50%的正常节点存在时，系统能达成共识。
瑞波共识机制
瑞波共识算法使一组节点能够基于特殊节点列表形成共识，初始特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由该俱乐部51%的会员投票通过。共识遵循这些核心成员的"51%权利",外部人员则没有影响力。由于该俱乐部由中心化开始，它将一直是中心化的，而如果它开始腐化，股东们什么也做不了。与bitcoin及Peercoin一样，瑞波系统将股东们与其投票权隔开，因此，它比其他系统更中心化。
Peercoin
Peercoin（点点币，PPC），混合了POW工作量证明及POS权益证明方式，其中POW主要用于发行货币，未来预计随着挖矿难度上升，产量降低，系统安全主要由POS维护。
在区块链网络中，由于应用场景的不同，所设计的目标各异，不同的区块链系统采用了不同的共识算法。每种共识算法都不是完美的，都有其优点和局限性。
区块链解决了在不可信信道上传输可信信息、价值转移的问题，而共识机制解决了区块链如何分布式场景下达成一致性的问题。
虽然区块链目前还处于发展的早期，行业发展还面临着一些阻碍，但社会已经足够多地认识到区块链的价值，区块链发展的脚步绝不会停滞不前，行业发展也定会找到突破阻碍的方法。