在上一篇文章裡，我們整理了如何在自己的環境裡啟動一條BitShares的私鏈，這是一條完整的區塊鏈，架構上和交易所上的BitShares公鏈一模一樣，只是私鏈通常是不對外的，因此所有交易和帳號都由你自行控制。
在繼續往下介紹前，有一些區塊鏈應用的基本觀念需要加以說明，世界上第一條區塊鏈是2009年由中本聰建立，也就是現今比特幣(Bitcoin/BTC)底下的那條鏈。你應該也聽過，區塊鏈是完全去中心化的，所有節點共同維護一份交易帳本，彼此之間透過所謂的共識機制(Consensus)來決定以誰的資料為準。中本聰為了解決共識問題，設計了一個數學的解題流程，讓所有節點彼此競爭，最快算出答案的人就可取得記帳權，並得到獎勵，這個機制就是工作量證明(POW，Proof of Work)，也就是挖礦。
網路上關於共識機制和挖礦的文章太多了，我不在此重述，有興趣請自行搜尋，工作量證明(POW)這個邏輯到目前為止並沒有嚴重瑕疵，確實可以解決共識問題，但是因為這幾年比特幣價值被炒的太高，連帶讓挖礦獎勵（目前是6.25顆比特幣，約等同於20萬美金）成為投資者眼中的金雞母，最後導致中本聰所設計的數學解題模型變成一種軍備競賽，礦工紛紛投入巨大的設備成本以求贏得每一個區塊的記帳權，這樣惡性競爭的結果就是能源的大量浪費，已失去當初設立工作量證明(POW)這種架構的立意。
既然工作量證明的思維難免會落入比肌肉的惡性循環，那何不採用其他更有效率且不耗能的方法解決共識問題？這就是目前新一代共識機制的想法，而以持有量多少決定記帳權與獎勵的POS(Proof of Stake)就屬於此類。舉例而言，乙太坊(Ethereum)目前正在從POW過度到POS，預期可以減少99.98%的能源消耗，但過程並不順利，POW陣營的人並不願意輕易放棄手中的利益和投入挖礦的成本，POS本身也仍有決定權被大股東（金主）把持的隱憂，我們只能靜觀其變。
對於私鏈來講，以上這些都不是問題，私鏈的節點基本上都是自行控管，也無須對外開放，因此採取哪一種共識機制基本上都沒有什麼差別。POS可能是未來幾年區塊鏈共識機制的核心想法，但其架構上仍太過簡單，記帳權永遠被幾個大股東把持，獎勵也幾乎全部流向這些人的錢包，所謂去中心化的區塊鏈自治精神，自然就無法維持。BitShares的作者Daniel Larimer在設計時就考慮到這一點，所以採取了更新一代的共識機制，叫做DPOS代理權益證明，也就是讓鏈上所有持有者定期投票選舉出所謂見證人(witness)的角色，並由這些人負責記帳，當然也會提供獎勵給他們。如果有惡意竄改交易資料或不穩定的見證人出現，所有持有者都有權在下一輪投票將他的記帳角色收回，並重新選舉出另一個，這就是Delegate的精神，和民主制度下的代議政治，基本上是一樣的。
花這些篇幅說明共識機制，並非要賣弄知識或者讓看的人更辛苦，而是真實世界的所有區塊鏈，不管公鏈私鏈，沒有共識機制是無法運作的。我們已經啟動了一個BitShares的節點，並且知道它是採用DPOS的共識機制，那麼這些事情在底下是如何動作的？這才是本篇文章的主題。
記得前一篇啟動第一個節點的兩個設定檔嗎？為了讓共識機制工作，裡面有幾個設定是相關的，我們先回頭看第一個節點執行時的訊息：
1160441ms th_a main.cpp:230 main ] Started BitShares node on a chain with 102 blocks. 1160441ms th_a main.cpp:231 main ] Chain ID is 59af7726129cb6bb72bb607724882469a47912acb08319a1e65ecc88b0d6b974 1161002ms th_a witness.cpp:272 block_production_loo ] Generated block #103 with 0 transaction(s) and timestamp 2022-05-29T07:19:20 at time 2022-05-29T07:19:21 1180000ms th_a witness.cpp:272 block_production_loo ] Generated block #104 with 0 transaction(s) and timestamp 2022-05-29T07:19:40 at time 2022-05-29T07:19:40 1185000ms th_a witness.cpp:272 block_production_loo ] Generated block #105 with 0 transaction(s) and timestamp 2022-05-29T07:19:45 at time 2022-05-29T07:19:45 1190000ms th_a witness.cpp:272 block_production_loo ] Generated block #106 with 0 transaction(s) and timestamp 2022-05-29T07:19:50 at time 2022-05-29T07:19:50 1195001ms th_a witness.cpp:272 block_production_loo ] Generated block #107 with 0 transaction(s) and timestamp 2022-05-29T07:19:55 at time 2022-05-29T07:19:55 1200000ms th_a witness.cpp:272 block_production_loo ] Generated block #108 with 0 transaction(s) and timestamp 2022-05-29T07:20:00 at time 2022-05-29T07:20:00
從上面的輸出我們可以知道，這條鏈每5秒會產生一個區塊，這個數值是創建鏈的時候就設定好的，那麼問題來了，這些區塊是由誰產生的，又是由誰負責驗證並將交易寫入的？POS/DPOS沒有挖礦和礦工的概念，每個節點都會產生區塊，並且由所謂的見證人(witness)負責將交易打包寫入，那這些邏輯實際上又是發生在哪裡，怎麼設定或改變呢？
答案就在genesis.json和config.ini這兩個檔案裡，genesis.json顧名思義是創建鏈的初始參數(initial parameter)，所以我們必須替這條鏈先建立若干初始見證人(initial witness)，一般是單數，BitShares公鏈上是21個，這裡我們只建立3個；如果沒有先把這些帳號(account)建立起來，這條鏈是不會產生區塊的，你可以用記事本打開genensis.json，在檔案末端就會看到這3個初始見證人的資料：
"initial_active_witnesses": 3,
"initial_witness_candidates": [
{
"owner_name": "w1-0",
"block_signing_key": "BTS6WqFcNmb8DA8SG2HJDL23TzSKk67HrCf6qTeqXhbCcohi11epm"
},
{
"owner_name": "w1-1",
"block_signing_key": "BTS6WqFcNmb8DA8SG2HJDL23TzSKk67HrCf6qTeqXhbCcohi11epm"
},
{
"owner_name": "w1-2",
"block_signing_key": "BTS6WqFcNmb8DA8SG2HJDL23TzSKk67HrCf6qTeqXhbCcohi11epm"
}
],
這裡有兩個對BitShares非常重要的訊息，一個是帳號(account)，一個是公鑰(public key)，我們必須先對此有一定的了解，才能繼續後面的應用與開發。
非對稱加密(Asymmetric cryptography)，或稱公鑰加密(Public-key cryptography)是密碼學的一個演算法，大約是在1974年由Ralph C. Merkle提出，1976年Whitfield Diffie與Martin Hellman以單向函式與單向暗門函式為基礎，實作了第一代的應用基礎，目前廣泛在各種需要加密的場合中均可見其蹤影。中本聰創立比特幣(Bitcoin)時，也是採用非對稱加密作為主要的加密架構，所有交易需要持有者的私鑰簽章，並讓礦工以公鑰驗證其正確性，方可寫入區塊。私鑰必須由資金持有者妥善保存，遺失私鑰除了代表你的錢可能會被偷走外，也代表你永遠無法再動用這些資金，據統計目前大概有20%的比特幣是無法動用的，其中最大的原因就是私鑰遺失。
BitShares在交易安全上，也是採用類似的作法，公鑰驗證交易，私鑰簽章，但是為了開發應用方便，BitShares引入了帳號(account)的抽象概念，讓難以理解和操作的公私鑰有了一個比較簡易的呈現方式。要使用BitShares發幣交易，你必須先註冊(register)一個帳號，這其實就是產生一組公私鑰，並將公鑰(public key)連同帳號名稱匯入區塊鏈，這樣的好處是不用每次交易都要像比特幣一樣，將自己的公鑰打包進交易送上節點，對於交易紀錄和其他功能，用帳號概念也比較容易理解。
回到剛才的截圖，我們在genesis.json裡定義了三個帳號：w1-0/w1-1/w1-2，連帶他們的公鑰，當作初始的見證人，這樣區塊鏈建立時，才能夠產生區塊並驗證交易。
單是這樣就夠了嗎？當然不夠，這些初始見證人必須綁定在某個節點，才能夠執行對應的工作，這就是config.ini裡的相關設定：
required-participation = 0 # set up 3 witness accounts witness-id = "1.6.1" witness-id = "1.6.2" witness-id = "1.6.3" # import witness key pair private-key = ["BTS6WqFcNmb8DA8SG2HJDL23TzSKk67HrCf6qTeqXhbCcohi11epm","5JjzogP6V1TciYQHthBLPnmj5cyrYLfwfoDeY6rpG4mcNUd7hDq"] #
我們在第一個節點綁定了三個見證人，其ID是1.6.1/1.6.2/1.6.3，這裡沒有帳號，而是用BitShares的Object ID代表，並且要將genesis.json裡對應公鑰的私鑰匯入，見證人的驗證動作才會開始。說實話BitShares在這些地方做得很不清楚，讓需要架設私鏈的人很痛苦，不過對公鏈來講，只要第一個區塊開始產生，並且能夠驗證，後面的事情就應該由鏈上的參與持有者透過DPOS規則進行，這些初始化的設定理當漸漸退場，所以我們也無須太過糾結這些為了階段目標設計的功能好不好用。
如果你的BitShares將來希望開放讓持有者成為見證人，那麼這些初始化的設定自然就不符使用，以DPOS的精神來講，成為見證人的方式就是透過選舉，你要先累積一定的資金（並鎖住），然後昭告天下你想要參選，鏈上的使用者如果同意，就會把選票投給你，區塊鏈本身有一個定時執行的程序，會進行見證人改選，在公鏈上是一小時一次，所以下一個小時選舉結束，你的帳號就會出現在見證人清單中，這時候你在你的節點上設定對應的ID和私鑰，就可以開始驗證交易，產生區塊，和領取獎勵，直到某次選舉你落選為止。
（實際完成以上目的的程序比描述複雜很多，日後我會整理一篇文章說明）
回到我們的第一個節點，這三個見證人不是選舉產生的，是在創建鏈的時候直接指定的，這當然違反去中心化區塊鏈的自治精神，但是對於私鏈，這確實是最簡單的作法，反正底下有3個見證人默默的在驗證每筆交易，並寫入新的區塊，只要保管好私鑰，理論上是不會有什麼風險的。那我們如何確認見證人有正確的在工作呢？只有一個節點是不容易看出來的，我們先替這條鏈加上第二個節點吧。