區塊鏈小白入門019——工作量證明機制(POW)是什麼？

作者：甜蛋學習區塊鏈

本文原創，轉載備註

工作量證明機制，簡單理解就是一份證明，證明你工作了多少，方便計算給多少獎勵。

這種證明機制很早就有的，想起奶奶說過的事情，在人民公社時期的賽南生產隊記工分就是很真實的例子：農民按照賽南生產隊的統一安排出集體工，每個生產隊都設有一、二個兼職記工員，負責記工分，勞動力一天得多少工分，男勞力每天記10分，婦女每天記6分也有記7分的，未到18歲的小子或姑娘一般一天記5分，最多也只是與婦女同等。到年底時，生產隊會計要將生產隊全體社員的工分總量，生產隊全年的農林、林、牧、副、漁各項收入予以統計。在扣除各項開支和留足公積金、公益金後，再計算出每10分工值多少錢，然後按農戶一年所得的工分分配到戶。

你想一想，在生活中，畢業證是不是都是工作量證明機制，哈哈，進行監測工作的整個過程通常是非常長的，小學6年，初高中6年，大學4年，每次都需要考試進行驗證，來證明完成了相應的學業，通過對工作的結果進行認證來證明完成了相應的工作量，給予畢業證。而且生活的中很多證件都是這樣獲得哦，比方駕駛證、英語等級證書、各種技能證書等等。

工作量證明機制是普遍被社會所應用的，而POW工作量證明機制其實就是第一代共識機制，比特幣的基礎，理解起來，很簡單，它通過評估你的工作量來決定你獲得記帳權的機率，工作量越大，就越有可能獲得這次的記帳機會。在區塊鏈的網路世界裡，這裡的勞動就是你為網路提供的計算服務（算力x時長），提供這種服務的過程就是“挖礦”。假如是真的礦場，顯然在均勻分佈的前提下，人們“挖礦”所得的比重與各自提供的算力成正比，通俗一點就是，能力越強獲得越多。

POW機制的基本步驟：

就我們一起用個例子說明下：工作量證明機制其實就像一場有獎搶答比賽，假設現在區塊鏈世界有甲、乙、丙、丁四個參賽選手，他們必須挑戰相同的數學題目，誰要是最先完成這些題目的計算，並且節目方認為這個算出的答案是對的，那麼他就能獲得最後的獎盃（記賬權）和對應的獎金（完成記賬後系統會獎勵比特幣）。

有人可能會問，假設乙和丁兩人同時搶答成功（也就是現在出現了兩個同時滿足條件的區塊），那這該怎麼判定？我們把這種情景稱為分叉：在以工作量證明為共識機制的區塊鏈系統中，這個問題是這樣被解決的：進行加時賽。儘管乙和丁現在難分勝負，但由於他們各自的解題能力是不同的，因此在一段時間過後，總會有一個人的答題數量要超過另一人（即區塊鏈全網有一條更長的鏈出現），那麼他就是最終獲得記賬權和獎勵的人。

而輸了的那個人也不會繼續答題，因為繼續答題也不會有任何獎勵。因此獲勝者所在的這條鏈就成為了主鏈，分叉出來的鏈就消失了，從而保證區塊鏈資料的唯一性，這就是在工作量證明機制遵循的最長鏈原則。當然這種情況發生的前提是所有人遵從同樣的機制，如果不遵從，分叉還是會繼續。

PoW的優點：

最大的優點是演算法簡單，實現容易。但POW機制本身當然很複雜，有很多細節，比如：挖礦難度自動調整、區塊獎勵逐步減半等，這些因素都是基於經濟學原理，能吸引和鼓勵更多人蔘與。理想狀態，這種機制，可以吸引很多使用者參與其中，特別是越先參與的獲得越多，會促使加密貨幣的初始階段發展迅速，節點網路迅速擴大。在CPU挖礦的時代，比特幣吸引了很多人蔘與“挖礦”，就是很好的證明。通過“挖礦”的方式發行新幣，把比特幣分散給個人，實現了相對公平。

PoW的缺點：

1、速度慢是最不能接受的一點，達成共識的的週期過長，處理效率低（比如比特幣每秒只能做7筆交易），不適合商業應用；

2、算力是計算機硬體（CPU、GPU等）提供的，要耗費電力，是對能源的直接消耗，與人類追求節能、清潔、環保的理念相悖，浪費大量計算能源，因為同時參與答題挑戰（挖礦）最終只能有一個勝出，那麼其他參與者這個過程中消耗的計算能源都被浪費了；

3、使用者也從個人挖礦發展到大的礦池、礦場，算力集中越來越明顯，礦池BTC.COM、蟻池和微位元，一共控制了超過51%的算力，如果他們聯合起來或者被黑客控制，那麼就可能會發生可怕的51%攻擊；

4、容易產生分叉，採用POW機制，己經分叉出了多少個幣，看看,這是我以前整理的，以下大部分都是我們中國的人搞出來的。