区块链知识分享:什么是PoW?

有人说PoW是比特币创始人中本聪的最大成就,但实际上PoW的想法是由Cynthia Dwork和Moni Naor于1993年首次发表的,在应用于比特币之前,PoW算法一直都没有被重视。

PoW 是 Proof-of-Work 的英文缩写,翻译过来就是 “工作量证明”。从字面上,我们可以理解为用工作成果来证明完成的工作量。在区块链采用 POW 工作量证明的共识机制中,比特币 Bitcoin 是其中最具有代表性的。

PART 1 PoW是如何工作的?

我们知道现在比特币除了在交易市场上流通,还可以通过挖矿的方式来获得,各个节点的矿工在挖到比特币的过程当中,需要基于哈希算法去求得一个随机值(Nonce),这些随机值很难被直接计算得出,但可以通过不断的验证来进行破解,直到得到一个满足的随机数,得到满足的随机数后,节点矿工就可以获得区块奖励。

这个过程有点像你在考试的时候,遇到一道特别复杂的数学题,无法直接解题的情况下,可以通过不断的尝试1-100的数字,最终得到答案。

那么PoW是什么呢?

寻找正确随机数的过程是节点矿工的工作量,而正确随机数就是节点矿工的“ PoW/工作量证明”。随着时间的不断推移,寻找正确随机数的过程变得越来越难,难度的增加是有意义的,确保了每个开采的比特币在计算过程中需要类似数量的实际工作 - 消耗大量算力。

PART 2 PoW的优势及劣势

随着比特币网络的发展,PoW需要更强大的计算能力,一笔比特币交易目前需要至少300Kw的电力。据估计,到2018年底,它将消耗全球电力的0.3%,仅仅是为了验证交易的简单目的。由于这些不断上涨的能源成本需要用法定货币支付,因此造成了部分矿工开采后,就将比特币在二级市场上进行出售,从而收回成本。

虽然PoW对于矿工来说是昂贵的,但它的确可以提供一种相对安全的攻击结构。 这是因为一个实体破坏系统并控制网络的唯一方法是控制51%的散列能力。

最终,工作证明系统确保区块链的有效性。 对于比特币来说,这也意味着比特币开采速度不会太快,矿工们会努力地去维护交易,谁更卖力地去维护,就按比例多给些币给谁,典型的多劳多得,当然这个劳动是矿机挖矿的劳动。另一方面,这也意味着PoW不是一个无限可扩展的协议,因为硬件和电力成本等资源是有限的。

另一个重大缺陷是组建采矿池(将资源集中在一起的矿工群体),他们可能会控制网络并共同为网络提供支持,从而为建立一个分散式解决方案,造成了集中化。

PART 3 写在最后的话

POW 工作量证明共识机制是一个随机选择下一个区块上传者的机制,随机机制取决于计算能力。POW 工作量证明已接受了市场实战的检验,目前是公有链最主流的演算法之一,即便是POW/POS混合型态的公有链一开始也是以POW来设计来兼顾资讯验证安全性与公平性奖励机制。

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