工作量证明 (PoW) 是一种在计算机科学中使用的系统，用于验证交易或计算，并防止恶意活动，例如拒绝服务攻击。它是最初的加密货币共识机制，用于证明已完成某些计算并防止双重支付。它最初由比特币使用。 ^[4][5]

概述

之所以称为“工作量证明”，是因为网络需要大量的处理能力。工作量证明区块链由世界各地的虚拟矿工进行保护和验证，他们竞相成为第一个解决数学难题的人。获胜者可以将最新的已验证交易更新到区块链中，并获得网络以预定数量的加密货币奖励。 ^[3]

工作量证明的目的是确保只有合法的用户才能生成有效的解决方案，并防止恶意活动，例如双重支付。在比特币中，工作量证明用于确保区块链保持安全和有效。

工作量证明 (PoW) 的想法最初由 Cynthia Dwork^[6] 和 Moni Naor^[7] 于 1993 年发表，后来由 Satoshi Nakamoto 在 2008 年的比特币白皮书中应用。“工作量证明”一词最初由 Markus Jakobsson^[1] 和 Ari Juels^[2] 在 1999 年的出版物中使用。 ^[5]

技术

比特币是一个区块链，它是一个共享账本，其中包含曾经发生过的每笔比特币交易的历史记录。该区块链由区块组成——每个区块都存储着最新的交易。

工作量证明是将新区块添加到比特币区块链的必要组成部分。区块由矿工开发，矿工是生态系统中执行工作量证明的参与者。每次矿工提出新的获胜工作量证明时，网络都会接受一个新区块，这大约每 10 分钟发生一次。

找到获胜的工作量证明非常困难，需要昂贵的专用计算机。矿工尝试猜测匹配的计算，如果成功，将获得比特币。他们进行的计算被称为“哈希”，它接受一个输入并产生一个随机的字母和数字字符串。

矿工的目标是生成一个与比特币当前“目标”匹配的哈希。它需要一个具有大量前导零的哈希，这是一种极不可能发生的情况。尽管如此，世界各地的矿工每秒计算数万亿个哈希，通常需要大约 10 分钟才能达到目标。

谁先达到目标，谁将获得一批比特币加密货币的奖励。然后，比特币协议会创建一个新值，矿工必须对其进行哈希处理，并且矿工竞相寻找获胜的工作量证明。 ^[8]

PoW 的特点

• 很难找到数学问题的解决方案。
• 很容易验证该解决方案的正确性。 ^[5]

PoW 的挑战

51% 风险

如果一个控制实体拥有网络中 51% 或超过 51% 的节点，则该实体可以通过获得网络的大部分来破坏区块链。 ^[5]

耗时

矿工必须检查许多 nonce 值才能找到解决难题的正确解决方案，而解决难题是挖掘区块所必需的，这是一个耗时的过程。 ^[5]

资源消耗

矿工消耗大量的计算能力，以便找到解决难题的解决方案。 ^[5]

非即时交易

交易确认大约需要 10-60 分钟。挖掘交易并将其添加到区块链需要一些时间，从而提交交易。 ^[5]