区块链技术的7层架构

PoW一般用哈希函数实现，哈希函数特点是结果确定，但不可逆，知道一个哈希值或哈希值特征，很难推算出输入，如何使用哈希函数实现PoW呢?假设现在有一条消息，哈希值是确定的，如果规定允许在这个消息后面加上一个随机数(我们称为nonce值)，然后再计算哈希，那么这个哈希就可以随着nonce值的改变而改变，我们不断地尝试不同的nonce值，就可以得到不同的哈希值。

当得到哈希值符合某一个特征，比如前三位为0或者小于某个特定的数，那么就接受该nonce值作为一个符合要求的答案。这个过程中需要计算方尝试很多次才能得到符合条件的答案，条件越苛刻，需要计算的次数就越多，而这个答案在验算方这边只需要进行一步哈希计算，就可以知道这个nonce值是否是符合条件的答案。PoW通过使用哈希函数保证了难计算、易验证的特点。

PoW运用在比特币这边，区块头部有一个nonce值，每一个矿工需要不断调整区块的Nonce值，使得整个区块的哈希值小于某一个目标哈希(这个目标哈希值由难度值确定，难度值越高，目标哈希值越小)，这样一个区块才是合法的区块，谁先算出这个合法的区块，广播到网络中，这个合法的区块就会被其他人接受。

POW的优点是工程上非常简单可靠，容易实现，容错率可以达到50%，控制全网算力没有达到50%，基本上不可能篡改历史记录，这在中本聪一篇论文里有严格的数据论证，是比较公平的机制，投入越多算力，获得记账权概率越大，越有可能产生新的区块。

缺点则是效率低，对于算力和能源浪费非常严重，有人统计过现在整个区块链网络电力消耗超过一个小型国家全国的电力消耗。

同时POW会有分叉，可能有若干个矿工，同时算出下一个区块，因为算哈希值是随机的，可能有人在相近时间内算出来了，因为网络有延迟，不同矿工接受不同的区块，然后就产生了分叉，分叉可能需要等待多个区块来确认，这个交易的确认时间也是不确定的。

目前阶段算力越来越集中，因为一个独立的矿工想要挖下一个区块的话，以你的算力可能在全网比例非常低，挖到下一个区块的概率非常低，以至于一辈子可能都挖不上一个区块。

这时候最好的选择就是加入某一个矿池，贡献你的算力，按照算力份额分成，比如整个矿池挖出下一个区块，把下一个区块奖励平均分给整个矿池里面算力的，这样加入矿池就可以获得比较稳定的奖励，也导致算力越来越集中在矿池手里。

共识层除了POW，还有其他算法，比如POS权益证明，就是占有的比例越多，获得下一个区块发布权的概率越大。POW简单理解就是按劳分配，多劳多得，POS就是按钱分配，持有越多，获得的收益也就越大。

早期的POS也是跟POW一样，结合POW，通过计算当前持有的权益所占比例来决定这个节点的难度，可能持有越多，需要计算的难度值越低，就越有可能算出下一个区块，这是早期的POS。

之后有人提出纯POS想法，完全由节点权益决定区块形成，这时候不需要计算POW进行挖矿，但是现在工业界没有一个公认安全可靠的纯POS项目，但在学术界有一些论文，也提出一些解决方案，对安全性有比较严格的数据论证，，但他们的工程化难度非常高。

POS的优点是资源消耗少;共识效率高;权益平等。缺点是实现复杂，安全性有待验证，容易导致马太效应，富者越富，权益会越来越集中，跟POW有差不多的特点。

前面讲了加密层、数据层、网络层、共识层，基本上一笔交易的流程就可以确定下来了：

（编辑：淮安站长网）

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