PoW,工作量证明机制
这就是所谓“挖矿”的本质
上期我们讲到了拜占庭将军问题，也了解了 PoW 机制可以作为解决这个问题的方法。那 PoW 具体又是什么呢？今天的「链世界」就让我来详细介绍一下 PoW——工作量证明机制。
工作量证明机制
工作量证明(Proof Of Work，简称 POW)，是区块链共识机制的一种。简单来说就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。
它的机制是通过评估工作量，来决定获得记账权的机率。工作量越大就越有可能获得此次记账机会，即谁的计算能力强就以谁为准。节点必须要证明拥有最强的计算能力才能参与共识。
其实这有点类似于我们的投票选举，在没有权威中心的区块链中，由大家来投票表决，得票最多的交易，就会被认定为一个合法的交易。不同的是，在比特币的算法中，这里的票数并不像现实中的一人一票，而是一个 CPU 一票。
典型案例——比特币
在众多的区块链应用中，使用工作量证明作为共识算法的典型案例就是比特币。
比特币挖矿采用的就是工作量证明机制 PoW。在比特币网络中，任何一个节点如果想生成一个新的区块并写入区块链，必须解出比特币网络给出的工作量证明迷题。而这道题关键的三个要素是工作量证明函数、区块及难度值。工作量证明函数是这道题的计算方法，区块决定了这道题的输入数据，难度值决定了这道题的所需要的计算量，通过调节计算难度，保证每次竞争记账都需要全网矿工计算约10分钟，才能算出一个满足条件的结果。
打个比方，有四个矿工，现在规定每一次要争夺记账权限，都会给他们四个出一道题，谁第一时间算出了这道题的正确答案，就可以获得一个工作量证明，凭这个证明，就可以获得记账权限。
如果矿工找到了一个满足条件的结果，我们便可以认为全网矿工完成了指定难度系数的工作量。获得记账权的几率取决于矿工工作量占比全网的比例。如果占比30%，那么获得记账权的几率也是30%。所以提高工作量占比才能提高竞争力，才能获得更多新诞生的比特币。
PoW的优缺点
那么，搞懂了什么是 PoW,以及比特币的工作量证明机制，我们接下来看一看 PoW 有什么好处以及不足。
工作量证明机制的优点，最主要有两个：完全去中心化、破坏成本高。完全去中心化使得节点间无需交换额外的信息即可快速达成共识；破坏成本高，就需要投入巨大成本才能破坏整个系统，有一定安全保障。
当然，PoW 的缺点也是显而易见的，为了争夺记账权限，矿工们就需要不停地计算，就会造成耗电量巨大，挖矿会造成电力等资源的巨大浪费。据统计，全世界 PoW 算法所消耗的能源已经超过爱尔兰整个国家所消耗的电力总和。此外，由于不同地区的电费不同，从成本上来说，最终会相对倾斜到电费成本较低的国家和地区。比如中国目前占据比特币算力的相当大一部分。
与此同时，PoW 机制需要达成共识的周期过长，区块的确认时间难以缩短，导致每秒仅仅只能做几笔交易。例如，比特币的每秒交易 TPS 只能做7笔。跟中心化每秒10万以上的交易相比，完全无法媲美。
总的来说，目前 PoW 是最久经考验的共识算法，有较高的安全性，也是完全去中心化的网络。什么是 PoW,学到了吗？好了，下课！
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