什么是工作量证明？比特币网络是如何维护的

比特币的工作证明共识机制保护网络，同时生成新的区块和硬币作为奖励。这是它的工作原理。

简单来说

· 工作量证明是保护去中心化比特币区块链网络的共识算法。

· 比特币矿工试图通过能源密集型过程解决复杂的数学方程，所有这些都是为了生成新区块并获得 BTC 奖励。

为比特币和许多其他加密货币提供动力的区块链技术本质上是一个数据库，但它与任何典型的集中式分类账大不相同。它是分散的，由分布在世界各地的对等操作节点提供支持，没有发号施令或制定规则的监督权。

那么如何确保去中心化网络的安全并确保每个人都同意分类帐的内容呢？这就是比特币的工作量证明共识算法的用武之地。

结合公钥密码学，工作量证明共识算法保护分布式账本并保护网络免受“双花”攻击，同时向链中添加新的交易块并产生 BTC 奖励。

工作量证明机制要求比特币矿工使用他们的计算机竞争解决复杂的数学方程——这是一个非常耗能的过程。故意很难，但由此产生的比特币奖励确实非常有价值。

工作量证明对于比特币的持续运营至关重要，但其能源消耗受到了相当多的审查，而其他一些加密货币则采用了非常不同的股权证明模型。以下是工作量证明的工作原理、比特币的必要性以及缺点是什么。

什么是共识机制？

与由管理员监督的传统数据库不同，公共区块链是一个点对点的去中心化网络，任何参与者都可能为其做出贡献。考虑到潜在的数千个节点运营商，共识对于这种分布式网络的运行至关重要：他们必须就网络状态达成一致才能使其正常工作。

共识机制是网络可靠且自动确定哪个参与者提交的区块（即最近交易的记录）将被添加到链中的过程，从而在此过程中铸造和奖励他们新的加密货币。

什么是工作证明以及它是如何工作的？

工作量证明是比特币的创造者中本聪为比特币设计的共识机制。从那时起，以太坊、莱特币、狗狗币和其他加密货币都采用了类似的模型。在工作量证明模型中，矿工在他们的计算机上运行散列软件，利用他们的硬件能力来解决复杂的数学方程。

最终，数学是任意的：矿工是为了它而工作，花费宝贵的计算资源来换取潜在的奖励。防止对网络的潜在攻击是一个故意困难的过程，但这意味着更强大的计算机具有优势。从比特币网络的早期开始，矿工之间就一直在进行“军备竞赛”，他们最初使用计算机的 CPU 来挖掘比特币，然后转向高端显卡，最终使用专用的 ASIC 采矿硬件。

“工作量证明有一个很好的特性，它可以通过不受信任的中间人进行转发。”

——中本聪

比特币用户将交易广播到区块链，矿工将它们收集在一个区块中，并在工作证明中竞争，成为第一个通过称为散列的过程求解方程的人。区块被接受的矿工或矿池获得比特币作为奖励。奖励目前设定为 6.25 BTC；它最初是 50 BTC，每四年减半。这个过程每 10 分钟左右重复一次，因为新的区块被写入，新的比特币被有效地铸造和奖励。

你知道吗？

比特币的挖矿过程源自 Hashcash，这是一种工作量证明系统，由 Adam Back 在 1997 年发明，用于对抗电子邮件垃圾邮件和拒绝服务攻击。Back 是一位早期的比特币爱好者，他否认自己是加密货币的创造者中本聪。

工作量证明为什么如此重要？

工作量证明是比特币网络的重要组成部分。如果没有这样一个能源密集型的过程，不良行为者很容易攻击网络并“双花”比特币。这就是所谓的 51% 攻击，在这种攻击中，挖矿组控制了网络总哈希率（计算能力）的大部分，从而使其能够操纵区块并利用系统。

“工作量证明链是同步问题的解决方案，并且无需信任任何人即可了解全局共享视图是什么。”

——中本聪

然而，由于比特币的工作量证明是资源密集型的，任何矿工或团体几乎不可能掌握这么多的总权力。

哪些加密货币使用工作证明？

工作量证明是加密货币中占主导地位的共识模型，最大的两个硬币——比特币和以太坊——都使用它，还有其他硬币，如莱特币、狗狗币、比特币现金和门罗币。

你知道吗？

随着以太坊 2.0 的发布，以太坊目前正处于从工作量证明向权益证明模型过渡的过程中。

工作量证明的缺点是什么？

比特币工作量证明模型的最大缺点是挖矿所需的能量庞大。Digiconomist表示，整个比特币网络的碳足迹与摩洛哥国家相当，电动汽车制造商特斯拉在 2021 年 5 月决定停止接受比特币支付时提到了采矿对环境的影响。

考虑到比特币的价值和利害攸关的回报，这是一个备受争议和有争议的话题也就不足为奇了。比特币倡导者经常认为，对其能源使用的这种估计具有误导性或夸大性，或者反驳说银行和集中支付服务没有受到同等程度的审查。

一些人认为，比特币挖矿鼓励使用可再生能源，或者暗示比特币挖矿使用原本会被浪费的产生的能源。争论的重点并不是比特币挖矿是否会扩展大量的集体能量——它确实是，而且这是有意为之。由于该协议目前正在运行，因此维护比特币也很重要。相反，大部分争论都集中在所使用的能源类型以及是否值得。不出所料，比特币矿工和粉丝相信它是。

此外，令游戏玩家懊恼的是，以太坊等加密货币的挖矿引发了对强大 PC 显卡（或 GPU）的巨大需求，导致普遍短缺和价格上涨。这导致制造商削弱了他们显卡的挖矿能力，使它们不太受矿工的青睐。

虽然比特币网络的巨大规模意味着 51% 的攻击可能是不可能的，但对于较小的工作量证明区块链网络而言，情况并非如此。

工作量证明与权益证明

在对工作量证明网络能耗的担忧中，另一种共识机制已经在区块链行业扎根：权益证明。权益证明系统依赖于验证者在网络内持有大量本地加密货币，这些用户验证交易并获得奖励。

就像硬币卡尔达诺，Algorand，宇宙和Binance硬币都使用某种形式的股份模型的证明。如前所述，以太坊目前正在通过其以太坊 2.0升级过渡到这种方法；据估计，新网络消耗的能源比当前网络少 99.95%。

权益证明不需要高性能计算机或采矿设备，因此整个网络使用的能源比工作证明系统少得多。另一方面，批评者声称权益证明模型有助于“富人变得更富有”，因为验证者必须投入大量硬币才能参与其中，并且它激励用户不要花费他们的硬币。