区块链 3.0 长啥样（1）：突破 POW 迷局

开篇

网上已有相当丰富的区块链方面文章，我无意搬砖，想入门区块链的童鞋们，请另找入门资料吧。我主要针对区块链从业者，通盘介绍在我眼里，区块链3.0该是什么样子，介绍的内容偏难，因为我不在基础概念上纠结。或许您觉得文章中一些观点偏于武断，请多包容，不过，在新生领域谁又能说了算呢，3.0尚且未知，许多人就喊出4.0、5.0了，未知生焉知死，还是先把1.0、2.0是啥搞明白吧。我事先打声招呼，文章若不合你意，请慢一拍扔砖，把本系列看全先。

我现在还不清楚这个系列会写几篇，大概有十多篇吧，写一步看一步。每一篇我都收缩于某一个主题，篇幅不长，适合大家在碎片时间阅读。

PoW功与过

PoW是区块链共识算法的一种，所谓共识就是如何决定谁来记帐的规则，全体矿工都遵守约定的规则，违反了会受处罚。在几种常见的共识中，PoW是最公平，也貌似最安全的一种，除了有一个缺陷，太耗电力，其它基本是优点。

上图是比特币硬件的演化历史，从09年到2013年几乎一年一个阶段，直接从CPU、GPU、FPGA跳到ASIC，用短短四年时间就走完了整个硬件进化的历程。

据不完全统计，比特币网络的全球活动占用2.55亿千瓦的电能，几乎与爱尔兰的全年用电量相当。如果这种算力消耗出于常规程序计算也就罢了，偏偏PoW是核竞赛的结果，它并非出于真实需要，起初大家用大刀长矛打仗，然发展出枪炮，再发展出飞机坦克，最后到核武器互相催毁，杀人用段无限度提高了，而实现的目的，仍然很初始，对于PoW而言仅仅选一个记帐的代表而已。

产生PoW问题的本质

有人不禁要问，既然如此，能不能设计一种不耗电力的PoW呢？如果不那么严格回答这个问题，答案是有的，业界有抗GPU、抗ASIC的哈希算法，其基本原理是引入浮点运算、加大依赖内存的运算，道理很简单，让哈希运算更依赖CPU最擅长的工作，降低GPU

或ASIC擅长的运算。这在一定程度上能解决问题，像门罗币，他们社区很团结，在很长时间内坚持住了＂反矿机＂的理念，当有专业矿机冒出来可挖矿时，社区马上达成一致意见：改算法。不过今年他们没最终挺住，分叉了，社区分裂出一个想用矿机的分支。

产生PoW问题的本质是机制，并非算法自身可解！所以，上面我说，若不在严格意义上去说，存在不拼算力的算法，就像人类文明五千年绝大部分时间并未遭受核武威胁一样，是时间尺度的问题。但从严格意义去说，去中心化的PoW必然导致无节制的算力竞争。比如，虽说浮点运算能对抗GPU，人们就不会发明浮点运算也强劲的GPU吗，现在大家看到参与算力竞赛的是GPU、ASIC，谁能肯定今后就不会出现其它形态的东西吗。

所以，问题的焦点是去中心化的机制，而非算法自身。不妨借鉴人类处理核竞赛的智慧，尝试解决这个问题，当缺少中心组织时，各国都为自身利益考虑军备竞赛失去节制，大家都认清了这条道路难以继续下去，于是产生联合国，设立安理会，核裁军也逐渐操作起来了。像安理会这样的组织反映了中心化趋势，尽管他的权力不大，但打破无中心的结构，然后才可能实质性踩一脚刹车。

中本聪用PoW在分布式系统构建时钟

处理一件事情需要确立先后顺序，这在中心化系统中没有困难，而对于分布式系统，非常困难，每个独立的计算机无法提供可信的度量时间的方法，加盖带时间戳的签名并未解决问题，因为伪造机器时间无从验证。比特币对此的解决方案是工作量证明，实施定量工作（哈希碰撞）总会耗用时间，这个时间跨度别人无法伪造。

中本聪在他早期的一封邮件中解释了PoW如何解决了这个问题，另外，比特币白皮书也指出“为了在端到端的基础上实现一个分布式的时间戳服务器，我们将会使用一个工作量证明系统”，也表明了PoW主要解决了时间戳的问题。