什么是工作量证明（PoW）？

工作量证明（PoW）是一种由区块链网络使用的共识机制，用于实现分布式共识。这是最初的共识机制，首次由比特币在2009年使用。在PoW中，网络参与者称为矿工，他们竞争解决一个计算密集型的难题。第一个解决难题的矿工可以将一个新的交易区块添加到区块链中，并获得新生成的加密货币作为奖励。

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工作量证明（PoW）如何运作？

PoW的过程可以分解为以下步骤：

交易广播： 当用户在PoW 区块链上开始一笔交易时，该交易被发送到节点网络。
交易池： 节点将这些交易收集到一个池中，通常称为“内存池”。
区块创建： 矿工从内存池中选择交易并将其分组成一个“区块”。然后，他们向区块添加一个头，其中包括时间戳、前一个区块的哈希值和一个随机数。
随机数迭代和哈希： 随机数是矿工不断更改并与区块头数据组合以创建哈希的随机数。目标是找到一个随机数，当与区块头进行哈希时，生成一个符合网络难度目标的哈希。
难度目标： 难度目标是衡量找到有效哈希的难度的一种方式。它会定期更改，以确保区块以相对一致的速度被挖掘，通常每10分钟一次比特币。
工作量证明解决方案： 当矿工找到一个随机数，使哈希符合难度目标，他们就解决了PoW难题。
区块广播： 矿工将已解决的区块发送到网络。
区块验证和添加： 其他节点检查区块的有效性，确保所有交易都被允许且PoW解决方案正确。如果有效，区块将被添加到区块链。
奖励分配： 成功挖掘区块的矿工将获得以新创建的加密货币和区块中包含的交易手续费形式的奖励。

比特币挖矿是网络的基础部分，但它的运作比表面看到的要复杂得多。从什么是比特币挖矿？开始了解基础知识，然后深入了解区块链矿工的工作以及合并挖矿如何让矿工同时保护多个区块链。如果你对挖矿感兴趣，了解如何在家挖矿比特币，别忘了查看如何为税务目的报告你的挖矿收入。

PoW对于保持基于PoW的区块链网络的安全和可靠至关重要。它通过以下方式实现：

工作量证明（PoW）已经成为区块链安全的基础超过十年，特别是对于比特币。它的强度和对攻击的抵抗力使其成为达成共识的可信方式，尽管它消耗了大量能量。以下是PoW的一些主要优点：

安全性： PoW的强度在于挖矿所需的计算工作。这使得攻击者更难和昂贵地干扰区块链或进行双花。要更改过去的交易，攻击者需要控制大部分网络的哈希能力（51%攻击），对于像比特币这样成熟的区块链来说，这几乎是不可能的。
去中心化： PoW通过允许任何拥有足够计算能力的人参与挖矿来帮助保持去中心化。这种开放参与有助于阻止任何个人或团体控制网络。了解更多关于去中心化的信息，请参阅什么是比特币治理？
透明度： PoW过程是开放且可检查的。任何人都可以检查矿工的工作和区块链上的交易是否有效。
公平性： 矿工找到有效区块的机会取决于他们拥有的哈希能力。这意味着投入更多资源的矿工有更高的机会获得奖励，形成一个公平和竞争的系统。

虽然PoW被证明是一种强大的达成共识的方法，但它也有一些缺点，导致人们寻找其他方法。以下是PoW的一些主要缺点：

能量消耗： PoW消耗大量能源，因为它需要矿工使用大量计算能力，这意味着需要大量电力。这引起了人们对PoW区块链对环境影响的担忧，特别是随着网络的扩大和更多矿工的加入。了解更多，请参阅比特币如何影响环境？
可扩展性： PoW区块链只能处理有限的每秒交易量。这可能导致网络减速和在需求高时增加交易费用。
中心化风险： 虽然PoW旨在保持去中心化，但实际上，随着拥有大量资源的大型矿池开始控制网络，挖矿可能会变得集中。哈希能力的集中可能削弱区块链的去中心化。
硬件成本： PoW挖矿需要特殊的硬件，如ASICs（专用集成电路），购买和维护这些硬件可能会很昂贵。高门槛可能限制谁可以参与挖矿，并可能导致更多的集中化。