分散的网络如何工作？节点如何达成共识以确保安全？

分散的网络构成了许多加密货币系统的骨干，实现了安全，透明和直接交易，而无需中央权威。了解这些网络的运作方式以及其中的节点如何达成共识对于对加密货币世界感兴趣的任何人至关重要。

什么是分散的网络？

分散的网络是一种网络，其中控制和决策在其参与者之间分布，而不是集中在单个实体中。在加密货币的背景下，这意味着一个节点（计算机）网络共同维护系统的完整性和安全性，而不是中央银行或管理交易的权威。

在一个分散的网络中，每个节点都包含整个区块链的副本，这是网络上发生过的所有交易的数字分类帐。这种冗余可确保即使某些节点失败或受到损害，网络仍保持运行。节点相互通信以验证和记录新的交易，以确保所有参与者的分类帐具有相同的版本。

节点如何交流？

分散网络中的节点通过点对点（P2P）协议通信。当启动新的交易时，它会广播到网络。每个节点都根据一组预定义的规则验证交易以确保其有效性。如果交易有效，则将其添加到未确认的交易库中，称为Mempool 。

从Mempool中选择交易并将其分组为块。每个块包含交易列表和对先前块的引用，形成了一个块链，因此术语区块链。创建块后，它将被广播到网络，每个节点都会验证块及其交易。如果大多数节点都同意该块有效，则将其添加到区块链中。

共识机制：确保安全性和完整性

为了使分散的网络有效地发挥作用，节点必须在区块链状态上达成共识。共识机制是用于在节点之间达成一致的协议，确保所有参与者具有相同的分类帐版本，并且交易是有效且安全的。

共识机制有几种类型的类型，每种机制都有自己达成共识的方法。加密货币世界中最常见的是工作证明（POW） ，股份证明（POS）和授权的股份证明（DPOS） 。

工作证明（POW）

工作证明是Bitcoin和许多其他加密货币使用的共识机制。在POW中，节点（称为矿工）竞争解决复杂的数学难题。第一个解决难题的矿工有权在区块链上添加新的区块，并获得新铸造的加密货币。

调整难题的难度，以便大约每10分钟添加一个新块。此过程可确保网络保持安全，因为更改块将需要重新挖掘所有后续块，这在计算上是不可行的。

股份证明（POS）

股份证明是一种替代共识机制，可以根据其持有的硬币数量选择验证器，并愿意将其作为抵押品。在POS中，选择验证者根据其股份而不是其计算能力来创建新块。

POS被认为比POW更节能，因为它不需要采矿的密集计算工作。但是，它引入了新的挑战，例如“危险中的无关”问题，验证者可能会支持多个区块链版本以最大程度地提高其奖励。

授权的股份证明（DPO）

授权的股份证明是POS的一种变体，其中利益相关者投票支持少数代表来验证交易并创建新的区块。这些代表通常是根据他们的声誉和技术专长选择的。

DPO旨在通过减少达成共识所需的节点数量来提高网络的效率和可扩展性。但是，它引入了一定程度的集中化，因为验证交易的能力集中在几个代表的手中。

共识如何确保安全

共识机制对于确保分散网络的安全性和完整性至关重要。通过要求大多数节点就区块链的状态达成共识，共识可以阻止恶意行为者改变分类帐。

在POW中，采矿的高计算成本使攻击者控制大多数网络采矿能力在经济上是不可行的，这种场景被称为51％的攻击。在POS和DPO中，验证者将硬币作为抵押品的要求是对恶意行为的威慑作用，因为验证者可能会不诚实地行事，因此有验证者可能会失去股份。

密码学的作用

密码学在分散网络的安全中起着至关重要的作用。交易与发件人的私钥签名，以确保只有相应的公钥的所有者才能花费资金。此外，加密哈希功能用于将块链接在一起，因此几乎不可能在不重新挖掘所有后续块的情况下更改块。

网络同步和叉

在分散网络上保持同步可能具有挑战性，尤其是当节点在地理上分散时。网络延迟和区块传播时间可能会导致有关区块链状态的暂时分歧，从而导致叉子。

当两个或多个节点创建不同版本的区块链时，就会发生叉子。在大多数情况下，随着网络达到有效版本的共识，这些叉子会很快解决。但是，在某些情况下，叉子可能会导致创建新的加密货币，就像Bitcoin现金一样，该货币是从2017年求婚的。

常见问题

问：分散的网络如何处理可伸缩性问题？

答：分散网络中的可伸缩性通常是通过诸如Sharding之类的技术来解决的，该技术将网络分为较小，更易于管理的部分，以及第2层解决方案（例如Lightning Network），该解决方案可以减少主区块链的负载，从而促进外部链交易。

问：分散的网络可以完全匿名吗？

答：虽然分散的网络可以提供一定程度的匿名性，但完全匿名的人是具有挑战性的。诸如混合服务和零知识证明之类的技术可以增强隐私性，但是由于区块链的公共性质，通常仍然存在一定程度的可追溯性。

问：如果分散网络中的节点离线会发生什么？

答：如果一个节点离线，则只要大多数节点保持在线，网络就会继续运行。网络的分散性质可确保没有单个节点对其操作至关重要，即使某些节点暂时不可用，区块链仍然完好无损。

问：分散网络如何处理争议和欺诈？

答：分散的网络依靠共识机制来防止欺诈和解决争议。如果检测到欺诈交易，节点将拒绝，并且不会将其添加到区块链中。在发生争议的情况下，诸如智能合约之类的机制可用于自动执行协议，从而减少对中介的需求。