比特币共识机制：支付方式与技术的演进

比特币应用数字加密方法进行信息验证，在各个节点之间建立分布式的网络协议。比特币的各个节点的地位平等，每个节点都保存了一份完全相同的总账记录。由于攻击者不可能同时攻击多数的节点，这种分布式的存储方式可以确保总账记录不会被轻易更改，保证了交易信息的安全性。

比特币通过工作量证明机制实现比特币的发行并解决 “双花”问题。比特币设计了较为复杂的数学问题，最早解出数学问题的节点才可以获得比特币奖励。数学问题求解方法是计算输入变量和随机数的哈希值，使得哈希值符合特定要求。输入变量是当前的比特币交易信息。由于当前的比特币交易信息是确定的，为了得到符合特定要求的哈希值，各个节点只能不断地尝试不同的随机数，直到找到符合特定要求的随机数。这个符合特定要求的随机数和哈希值也称为工作量证明。比特币通常要求计算出来的哈希值小于某个特定数值。这个数值越小，计算难度越大，也称为目标难度系数。

最早解出数学问题的节点尽快地将输入变量、相应的随机数和哈希值广播出去，其他的节点在收到信息之后，会计算输入变量和相应的随机数的哈希值，并检验哈希值是否小于目标难度系数。如果这些内容通过其他节点的检验，则其他节点将这个数据块加在区块链的末尾，并在这个数据块的基础上继续开始求解新的数学问题。各个节点求解数学问题的过程类似于人们开采金矿的过程，节点的算力越大，竞争取胜的概率越大，但是具有不确定性，因此，这个过程也称为挖矿，参与挖矿的节点称为矿工。(www.xing528.com)

工作量证明机制既是比特币的发行机制，也是整个分布式网络的共识机制。比特币的各个节点地位平等，都有相同的数据备份，共同维护相同的总账记录。在算力分散的情况下，工作量证明机制可以防止 “双花”。

矿工除了获得新发行的比特币，还可以获得每笔交易的输入与输出的差额。在比特币诞生的时候，挖矿的奖励为50个比特币。当总量达到1 050万时，奖励变为25个比特币。当总量达到1 575万时，奖励再次减半为12.5个比特币。根据比特币的设计原理，挖矿的奖励大约每隔四年减半，直到2040年左右比特币的总量达到2 100万，不再发行新的比特币。在此以后，矿工的奖励就只有每笔交易的输入与输出的差额，作为交易的手续费。