Proof-of-Work (PoW)

工作量证明 (PoW) 是计算机科学中用于验证交易或计算并防止恶意活动（如拒绝服务攻击）的一种系统。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出。它最早由比特币使用。^[4][5]\

概述

它被称为“工作量证明”，是因为网络需要巨大的处理能力。工作量证明区块链由全球各地的虚拟矿工进行安全保护和验证，他们竞相成为第一个解决数学难题的人。获胜者可以用最新的已验证交易更新区块链，并获得网络奖励的预定数量的加密货币。^[3]

工作量证明的目的是确保只有合法用户能够生成有效的解决方案，并防止双重支出等恶意活动。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) 的概念最早由 Cynthia Dwork ^[6] 和 Moni Naor ^[7] 于 1993 年发表，后来由中本聪 (Satoshi Nakamoto) 在 2008 年的比特币白皮书中应用。“工作量证明”一词最早由 Markus Jakobsson ^[1] 和 Ari Juels ^[2] 在 1999 年的一篇出版物中使用。^[5]

技术

比特币是一个区块链，它是一个共享账本，包含有史以来每笔比特币交易的历史记录。这个区块链由区块组成——每个区块中都存储着最近的交易。
 
工作量证明是向比特币区块链添加新区块的必要部分。区块由矿工开发，矿工是生态系统中执行工作量证明的角色。每当矿工提出一个新的获胜工作量证明时，网络就会接受一个新区块，这大约每 10 分钟发生一次。
 
寻找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，将赚取比特币。他们进行的计算被称为“哈希 (hash)”，它接收输入并产生一串随机的字母和数字。
 
矿工的目标是生成一个与比特币当前“目标值”相匹配的哈希。它需要一个带有大量前导零的哈希，这是一个极低概率的事件。尽管如此，全球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，谁就会获得一批比特币加密货币奖励。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，矿工们继续竞争以寻找获胜的工作量证明。^[8]

PoW 的特点

• 寻找数学问题的解非常困难。
• 验证该解的正确性非常容易。^[5]

PoW 面临的挑战

51% 攻击风险

如果一个控制实体拥有网络中 51% 或超过 51% 的节点，该实体就可以通过获得网络的大多数控制权来破坏区块链。^[5]

耗时

矿工必须检查许多随机数 (nonce) 值，才能找到挖掘区块必须解决的难题的正确解，这是一个耗时的过程。^[5]

资源消耗

矿工为了找到困难数学难题的解，会消耗大量的计算能力。^[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从而提交交易需要一定的时间。^[5]