分布式共识

区块链的核心就是怎么达成分布式共识维护一致性帐本的一种技术。所有的节点必须定期更新彼此之间的不断复制的状况，通过专门的槽位来识别每一个更新。当所有节点更新了他们的分类账并放映的值相同时，就可达成共识，会将协商一致的声明具体化并发布至它们的分类账副本去。验证池机制/POOL验证池机制是基于传统的分布式一致性技术和数据验证机制的结合，它使得在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，不需要代币也能实现秒级共识验证。

首先一个是它的网络结构，因为如果我们要维护一个分布式帐本的这么一个网络结构的话，我们就不能用右边，外围有很多客户端的结构，我们有左边点对点网络连接的结构，所以在区块链技术里面，所有的节点通常来说他们在网络上的地位是对等的。

第二个需要一些数据的结构，通过密码学的算法，能够证明所有的这些交易它的数据是真实的没有被篡改过的。这些交易就会用私钥来进行签名，签名的私钥任何人都不能够去篡改，即便这区块链里面负责记帐的角色，也是没有办法伪造这交易，因为没有对方的私钥。

有了这样一个数据结构之后，就让每一笔交易的层面做到数据是不能篡改的，但是仅仅是一笔交易的数据不可篡改其实还不够，因为交易的顺序往往也非常重要，所以就要过渡到共识机制里面。

共识机制到底是什么？其实它并不是说解决对网络里面的是非的判断，而是说当我在网络中发生了两个可能会产生冲突的交易时候，我去选择哪一个，或者再换一句话说，如果有两个事实都是可以成立的时候，去选择哪一个，这是一个决策的机制，而不是判断是非的机制。

在这共识机制里面目前有几个主流的具体机制，一个叫工作量证明，这是比特币，会消耗很多的能量，第二个权益证明，另外还有一种BFT，Quorum法定的投票人数。所以这三种共识机制是目前比较主流，现在来看前两种大多数是公有钥，后面是私有钥上比较全面。

但是如果是一个公有链，没有强制性来保证前面来遵守，但是大家不遵守一切都是没有用，没有意义，所以还需要一个博弈机制。

有了一个博弈机制以后，可以对遵守规则的人进行奖励，那些遵守比特币规则的矿工他们会挖到比特币作为奖励，如果不遵守规则你可以给帐户里面加上很多的比特币，但是那些比特币别人是不接受的，没有任何意义和价值。所以这是公有链所独有的价值。

分布式系统的诞生，主要是为了提供单机无法进行的计算和存储、提高吞吐量、增加容错性等。而在现在的互联网架构下，分布式系统由于大量使用廉价的商用机器，节点故障是不可避免的。

在这种情况下，多个机器如何像一个整体一样工作，是件很困难的事情，这里一致性算法就起到了至关重要的作用。

以分布式 KV 存储系统为例，我们来先搞清楚分布式一致性到底解决的是什么问题。

数据库常用 redo-log 来实现事务等能力，那当这样的存储系统不再是单机节点，我们通常也需要采用多台机器来存储日志，把同样的日志在不同的节点都存储一份。这样如果有一台节点挂了，整个系统还可以用备份节点来提供日志的能力。让多台服务器存储相同顺序的多条相同指令，也就是“日志”，可以帮助我们实现复制状态机。

每一个状态的变更记录都会先在日志中存储并 commit，之后才 apply 到状态机中修改对应的状态，这个设计能在分布式系统中解决许多和容错性相关的问题。

既然涉及多个节点存储同样的一份东西，怎样才能保证多个独立的节点所存储的内容是一致的呢？这就是我们常说的“一致性问题”了。