PoW,工作量證明機制
這就是所謂“挖礦”的本質
上期我們講到了拜占庭將軍問題，也瞭解了 PoW 機制可以作為解決這個問題的方法。那 PoW 具體又是什麼呢？今天的「鏈世界」就讓我來詳細介紹一下 PoW——工作量證明機制。
工作量證明機制
工作量證明(Proof Of Work，簡稱 POW)，是區塊鏈共識機制的一種。簡單來說就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作。
它的機制是通過評估工作量，來決定獲得記賬權的機率。工作量越大就越有可能獲得此次記賬機會，即誰的計算能力強就以誰為準。節點必須要證明擁有最強的計算能力才能參與共識。
其實這有點類似於我們的投票選舉，在沒有權威中心的區塊鏈中，由大家來投票表決，得票最多的交易，就會被認定為一個合法的交易。不同的是，在比特幣的算法中，這裡的票數並不像現實中的一人一票，而是一個 CPU 一票。
典型案例——比特幣
在眾多的區塊鏈應用中，使用工作量證明作為共識算法的典型案例就是比特幣。
比特幣挖礦採用的就是工作量證明機制 PoW。在比特幣網絡中，任何一個節點如果想生成一個新的區塊並寫入區塊鏈，必須解出比特幣網絡給出的工作量證明迷題。而這道題關鍵的三個要素是工作量證明函數、區塊及難度值。工作量證明函數是這道題的計算方法，區塊決定了這道題的輸入數據，難度值決定了這道題的所需要的計算量，通過調節計算難度，保證每次競爭記賬都需要全網礦工計算約10分鐘，才能算出一個滿足條件的結果。
打個比方，有四個礦工，現在規定每一次要爭奪記賬權限，都會給他們四個出一道題，誰第一時間算出了這道題的正確答案，就可以獲得一個工作量證明，憑這個證明，就可以獲得記賬權限。
如果礦工找到了一個滿足條件的結果，我們便可以認為全網礦工完成了指定難度係數的工作量。獲得記賬權的幾率取決於礦工工作量佔比全網的比例。如果佔比30%，那麼獲得記賬權的幾率也是30%。所以提高工作量佔比才能提高競爭力，才能獲得更多新誕生的比特幣。
PoW的優缺點
那麼，搞懂了什麼是 PoW,以及比特幣的工作量證明機制，我們接下來看一看 PoW 有什麼好處以及不足。
工作量證明機制的優點，最主要有兩個：完全去中心化、破壞成本高。完全去中心化使得節點間無需交換額外的信息即可快速達成共識；破壞成本高，就需要投入巨大成本才能破壞整個系統，有一定安全保障。
當然，PoW 的缺點也是顯而易見的，為了爭奪記賬權限，礦工們就需要不停地計算，就會造成耗電量巨大，挖礦會造成電力等資源的巨大浪費。據統計，全世界 PoW 算法所消耗的能源已經超過愛爾蘭整個國家所消耗的電力總和。此外，由於不同地區的電費不同，從成本上來說，最終會相對傾斜到電費成本較低的國家和地區。比如中國目前佔據比特幣算力的相當大一部分。
與此同時，PoW 機制需要達成共識的週期過長，區塊的確認時間難以縮短，導致每秒僅僅只能做幾筆交易。例如，比特幣的每秒交易 TPS 只能做7筆。跟中心化每秒10萬以上的交易相比，完全無法媲美。
總的來說，目前 PoW 是最久經考驗的共識算法，有較高的安全性，也是完全去中心化的網絡。什麼是 PoW,學到了嗎？好了，下課！
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