工作证明（PoW）
什么是工作证明（PoW）？
工作量证明 (PoW) 描述了一个系统，该系统需要大量但可行的努力，以阻止对计算能力的轻率或恶意使用，例如发送垃圾邮件或发起拒绝服务攻击。随后，Hal Finney 在 2004 年通过使用 SHA-256 散列算法的“可重复使用的工作证明”的想法将该概念应用于保护数字货币。
继 2009 年推出之后，比特币成为第一个被广泛采用的 Finney PoW 理念的应用（Finney 也是第一笔比特币交易的接受者）。工作量证明也是许多其他加密货币的基础，允许安全、去中心化的共识。
理解工作量证明
这个解释将集中在工作量证明上，因为它在比特币网络中发挥作用。比特币是一种数字货币，以一种称为“区块链”的分布式账本为基础。该分类账包含所有比特币交易的记录，按顺序“块”排列，因此不允许任何用户将其持有的任何资产花掉两次。为了防止篡改，账本是公开的，或者说是“分布式的”；修改后的版本很快就会被其他用户拒绝。
用户在实践中检测篡改的方式是通过哈希，作为工作证明的长串数字。将一组给定的数据通过散列函数（比特币使用 SHA-256），它只会生成一个散列。然而，由于“雪崩效应”，即使对原始数据的任何部分进行微小的更改，也会导致完全无法识别的散列。无论原始数据集的大小如何，给定函数生成的哈希都是相同的长度。哈希是一种单向函数：它不能用于获取原始数据，只能检查生成哈希的数据是否与原始数据匹配。
为一组比特币交易生成任何散列对于现代计算机来说是微不足道的，因此为了将这个过程变成“工作”，比特币网络设置了一定程度的“难度”。调整此设置，以便大约每 10 分钟“挖掘”一个新块——通过生成有效哈希将其添加到区块链中。设置难度是通过为散列建立一个“目标”来完成的：目标越低，有效散列集越小，生成一个越难。在实践中，这意味着一个以非常长的零字符串开头的散列。
工作量证明最初是为解决日益严重的垃圾邮件问题而提出的解决方案。
特别注意事项
由于给定的一组数据只能生成一个哈希，矿工如何确保他们生成低于目标的哈希？他们通过添加一个整数来改变输入，称为随机数（“使用一次的数字”）。一旦找到一个有效的哈希值，它就会被广播到网络上，并且该块被添加到区块链中。
采矿是一个竞争过程，但它更像是一场彩票而不是一场比赛。平均而言，有人会每十分钟生成一次可以接受的工作证明，但谁会是任何人的猜测。矿工聚集在一起以增加他们挖掘区块的机会，从而产生交易费用，并在有限的时间内获得新创建的比特币的奖励。
工作量证明使得改变区块链的任何方面都变得极其困难，因为这种改变需要重新挖掘所有后续区块。这也使得用户或用户池难以垄断网络的计算能力，因为完成散列函数所需的机器和功率是昂贵的。
如果采矿网络的一部分开始接受替代工作证明，则称为硬分叉。
工作证明示例
工作证明要求计算机随机参与散列函数，直到它到达具有正确最小数量的前导零的输出。例如，2020 年 12 月 4 日开采的区块 #660000 的哈希值为 00000000000000000008eddcaf078f12c69a439dde30dbb5aac3d9d94e9c18f6。该成功哈希的区块奖励为 6.25 BTC。
该区块将始终包含 745 笔交易，涉及超过 1,666 个比特币，以及前一个区块的标头。如果有人试图将交易金额更改为 0.000001 比特币，则生成的哈希将无法识别，并且网络将拒绝欺诈尝试。
工作量证明常见问题解答
工作量证明是什么意思？
PoW 要求网络上的节点提供他们已经消耗计算能力（即工作）的证据，以便以去中心化的方式达成共识并防止不良行为者超越网络。
工作量证明如何验证加密交易？
作品本身是任意的。对于比特币，它涉及 SHA-256 哈希算法的迭代。然而，一轮哈希的“赢家”会将来自内存池的交易聚合并记录到下一个区块中。因为“赢家”是根据所做的工作按比例随机选择的，它激励网络上的每个人诚实行事并只记录真实的交易。
为什么加密货币需要工作证明？
因为它们在设计上是分散的和点对点的，所以像加密货币网络这样的区块链需要某种方式来实现共识和安全。工作量证明就是一种这样的方法，它使得试图超越网络变得过于资源密集。还存在其他资源密集型的证明机制，但它们具有其他缺点或缺陷，例如权益证明(PoS)和销毁证明。如果没有证明机制，网络和存储在其中的数据将很容易受到攻击或盗窃。
比特币是否使用工作证明？
是的。它使用基于 SHA-256 散列函数的 PoW 算法来验证和确认交易以及发行新的比特币进入流通。
股权证明 (PoS) 与 PoW 有何不同？
PoS 是一种共识机制，它根据节点持有的硬币数量随机分配将挖掘或验证区块交易的节点。钱包中持有的代币越多，有效地授予它的采矿权就越多。虽然 PoS 的资源密集程度要低得多，但它还有其他几个缺陷，包括在较小的山寨币中遭受51% 攻击的可能性更大，以及囤积代币而不使用它们的动机。
＃＃ 强调
股权证明 (POS) 是作为工作证明的替代方案而创建的几种新颖的共识机制之一。
工作量证明 (PoW) 是一种分散的共识机制，它要求网络成员花费精力解决任意数学难题，以防止任何人玩弄系统。
大规模的工作证明需要大量的能量，随着更多矿工加入网络，能量只会增加。
由于工作量证明，比特币和其他加密货币交易可以以安全的方式进行点对点处理，而无需受信任的第三方。
工作证明广泛用于加密货币挖掘，用于验证交易和挖掘新代币。
