共识机制就是对区块链的记账权进行集体验证的机制。共识机制有几种，主要是工作量证明机制和股权证明机制，通过工作量或者股权的证明，人们能够对记账优先权达成共识。工作量证明机制，就是所谓的挖矿机制，谁算力强，谁就有优先记账权。股权证明机制是通过持币数量和持币时间来形成股权，谁持有的股权多，谁挖矿的难度就小，谁就更优先获得记账权。
工作量证明如此之难，是为了阻止攻击者轻易伪装成数以百万计的节点，凌驾于比特币网络之上，引入另一个区块链，并推翻之前的交易，引入新的交易。要达到这样的目的，任何想要攻击比特币网络的人，都必须完成极其巨量的SHA-256运算，这样做的成本根本不划算。
要得到匹配的区块哈希值，需要经过大量尝试性的计算，计算时间取决于矿机的哈希运算速度。当某个计算节点提供出一个匹配的区块哈希值，说明该节点确实经过了大量的尝试性计算。这个计算次数就是工作量。当然，并不能得出计算次数的绝对值，因为寻找合理哈希值是一个概率事件。当节点拥有全网n％的算力时，该节点即有n/100的概率找到区块哈希值。
但是，这也产生了很严重的一个问题：工作量证明是相当浪费资源的。比特币网络每秒进行600千亿次运算，最终这些运算并没有任何实际或科学用途。其唯一目的在于解决工作量证明问题。当然，在没有其他选择的情况下，这种工作量证明的浪费对于获得全球数字货币流通，代价可能并不算大。在2009年，工作量证明确实是唯一也是最合适的选择。
POW确保只有合法的区块才能加进来。一旦一个基于哈希算力的POW的难题被求解了，矿工获得记账权，区块经过验证后链接到区块链中，就会永久地存储起来，任何人或机器都无法修改。而每个区块的合法性验证包括了对其中的所有交易的合法性检验和区块之间数据关联性规则的检验。只有第一个完成这个难题的矿工节点才能把新的区块加入区块链中。区块链网络为每次成功加入新区块的矿工节点奖励一定数量的代币，作为支付其哈希算力的报酬。新的区块被加入后，拥有完整数据的全节点立即向网络中的其他节点通知更新本地的数据库。区块链就这样按照时间顺序和交易持续增加。
在POW机制下，中本聪也预料到了矿工们可能合伙勾结和欺诈，发起所谓的“51％攻击”。理论上，当攻击者拥有了超过全球51％的比特币算力时，他将能伪造比特币网络的任何数据，这就是51％攻击。然而，中本聪通过POW机制，引入了一种成本透明的机制。欺诈的成本是可以预见的，非常巨大！当做坏事的成本是最昂贵和最直接的时候，POW机制催生的分布式账本和无须信任的环境就产生了，它具有根本上的创新性和变革性！从这个意义上看，与POW的共识机制相比，还没有其他任何机制比它更安全。不支持POW的人说它“太耗能”，但天下没有免费的午餐，为了历史记录的不变性，人们不得不牺牲某些能量和成本。至少它对所有人是公平的，对它振振有词的人根本找不到更经济的或者“不劳而获”的方式来获得POW。
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