什么是工作量证明（PoW）？

主要观点工作量证明（PoW）是一种共识机制，旨在防止数位支付系统中的双重支出。
工作量证明（PoW）是挖矿过程的关键部分，其中涉及向区块链添加新的交易区块并创建新的加密货币单位。
比特币和许多其他加密货币使用工作量证明（PoW）作为保护其区块链网路和资料的方式。
简介简而言之，工作量证明（PoW）是一种旨在防止数字支付系统中双重支出的机制，比特币和许多其他加密货币使用工作量证明（PoW）作为保护其区块链网络及其数据的方式。这些机制通常被称为共识算法或共识机制，因为它们涉及多方达成共识而无需彼此信任。
工作量证明是第一个出现的共识算法，并且与权益证明（PoS）一样仍然是最重要的共识算法之一，因为它是由中本聪在 2008 年的比特币技术手册中引入的，但该技术本身早在很久以前就被发明了那个日期。
Adam Back 的 HashCash 算法是前加密货币工作量证明 (PoW) 算法的早期示例，其中收件人可以通过在发送电子邮件之前要求发件人进行少量计算来限制垃圾邮件，而普通发件人无需支付任何计算费用。但对于群发邮件的人来说，成本较高。
什么是双重支出？当相同的钱被多次花费时，就会发生双重支出。这个术语通常专门用于数字货币——毕竟，很难两次花费相同的实物现金。 
当你付一杯咖啡的钱时，你把钱交给收银员，收银员把钱放进钱抽屉里，这样你就不能去另一家路边咖啡馆，用同样的钞票买一杯咖啡了。但在数字货币系统中，有这样做的可能性。 
在使用复制和粘贴命令之前，您可能已经将文件复制到计算机上，并且可以轻松地将同一文件通过电子邮件发送给数十个人。由于数字货币只是数据，因此需要防止人们双重支出，即在不同的地方复制和花费相同的单位，而无法防止双重支出的数字支付系统将在短期内崩溃。
有关双重支出的更多详细信息，您可以阅读双重支出解释。
为什么工作量证明（PoW）很重要？如果您读过我们关于区块链技术的文章，您就会知道数字货币的用户不断地在网络上广播交易，但是这些交易并不会立即被视为有效，只有在被确认并添加到区块链上之后才被视为有效。
例如，比特币区块链充当每个用户都可以看到的交易公共数据库（公共记录）。想象一下：你和你的三个朋友有一个笔记本来记录你的比特币交易，任何时候你们中的一个人想要转移价值，你都可以像这样写下来：
Alice 向 Bob 支付 5 BTC，Bob 向 Carol 支付 2 BTC，等等。
但是，每次进行交易时，您都必须引用显示资金来源的交易，因此，如果 Bob 向 Carol 支付了 2 BTC，则输入实际上是： 
Bob 从之前与 Alice 进行的交易中向 Carol 支付了 2 BTC。
因此，我们有办法跟踪 BTC 单位的来源，因此，如果 Bob 尝试使用他发送给 Carol 的相同 2 BTC 进行另一笔交易，每个人都会立即知道，并且该组将不允许将此交易添加到笔记本，因为这笔钱已经花掉了。
这在每个人都互相认识的小团体中非常有效，因为他们同意哪些朋友应该将交易添加到笔记本中。但对于 10,000 名订阅者来说会是什么样子呢？写日记的事行不通，因为没有人相信陌生人会这么做。
这就是工作量证明（PoW）机制发挥作用的地方，它确保用户不会花费他们无权花费的钱。通过使用密码学的博弈论，工作量证明（PoW）算法允许任何人。根据系统规则更新区块链。
工作量证明（PoW）如何运作？想象一下，上面示例中的笔记本是一个区块链，但我们不会逐一添加交易 - 我们将它们一次性收集到块中，向网络宣布交易，然后创建块的用户将它们合并为候选块指定区块被转换为确认区块后，交易才有效，即已被添加到区块链中。
审计交易和添加新区块的过程称为挖矿，这是一个昂贵且困难的过程，但也是有回报的。区块奖励是从用户支付的交易费用和协议生成的新比特币中获得的。 
工作量证明（PoW）机制要求矿工（创建区块的用户）使用自己的一些资源（例如电力和计算能力）对候选区块数据进行哈希处理，直到找到难题的解决方案。
块数据哈希是指将其传递给哈希函数以生成块哈希值。块哈希就像“指纹”——它代表输入数据的身份，每个块都有唯一的哈希值。
换句话说，矿工必须检查并收集待处理的交易，将它们组织成候选块，并将块数据通过哈希函数生成正确的哈希值，如果它能为候选块找到正确的哈希值，它将其广播到网络，将块添加到区块链并收集采矿奖励。
当矿工将指定的块和哈希广播到网络时，其他网络参与者将重复哈希以验证输出确实有效。 
尽管需要无数次哈希尝试才能找到正确的哈希值，但任何人都可以轻松验证生成的哈希值是否正确，他们只需通过哈希函数提供相同的输入（块数据）并检查匹配即可。由此产生。
对于工作目录，您必须提供哈希值满足特定条件的数据。但你不知道该怎么做。您剩下的唯一选择是通过哈希函数传递数据并检查它是否符合条件。如果它们不匹配，您将必须按比例更改数据以获得不同的哈希值。更改数据中的一个字母将得到不同的结果，因此无法预测输出。
因此，如果您想创建一个块，您就在玩一个猜谜游戏，通常，您将获取有关要添加的交易的所有信息以及一些其他重要数据，然后将它们散列在一起。数据集不会改变，你需要添加一个变量，否则，你将得到与输出相同的哈希值。我们将此变量信息称为私有代码，它是您每次尝试时都会更改的数字，以便每次获得不同的哈希值。
简而言之，挖矿就是收集区块链数据并用私有代码对其进行哈希处理，直到找到特定哈希值的过程。如果找到满足协议中指定条件的哈希值，您将获得在网络上广播新块的权利。此时，其他网络参与者更新他们的区块链以添加新块。
对于目前主要的加密货币来说，满足这些条件非常困难。网络上的哈希率越高，找到正确的哈希值就越困难。这样做是为了确保不会很快找到块。
正如您可以想象的那样，猜测大量哈希值对于您的计算机来说可能会非常昂贵。因为你会浪费计算周期和电力。但如果你找到正确的哈希值，该协议将奖励你数字货币。
我们将总结目前所知道的内容：
挖矿既困难又昂贵，但它为网络提供了安全性。
成功生成健康区块的矿工将获得新发行的加密货币和交易费用的奖励。
生成正确的哈希值需要时间，但其他用户可以通过重复哈希过程轻松验证其有效性。
到目前为止看起来不错。但如果你想作弊怎么办？什么会阻止您将一堆欺诈性交易放入一个区块并产生有效的哈希值？
这就说到了公钥加密的作用，本文不会详细讨论这个话题，但是大家可以参考什么是公钥加密？以获得全面的外观。简而言之，有一些很棒的加密技巧可以让任何用户检查一个人是否有权转移他们想要花的钱。
当您创建交易时，您对其进行签名，网络上的任何人都可以将您的签名与您的公钥进行比较，验证它们是否匹配，并且还将检查您花钱的能力并确保您的总输入高于您的总产出（即您的支出不超过您拥有的）。
网络将自动拒绝任何包含无效交易的区块。试图作弊会让你付出高昂的代价。你会浪费你的资源而得不到任何回报。
这就是工作量证明 (PoW) 的吸引力：它使欺诈成本高昂，而诚信行事则有利可图。任何有责任心的矿工都会寻求投资回报，因此他应该以最有可能确保收入的方式行事。
工作量证明 (PoW) 与权益证明 (PoS)除了工作量证明（PoW）之外，还有许多共识算法，其中最著名的是权益证明（PoS），其概念可以追溯到 2011 年，并已在以太坊和许多其他协议中实现。
在权益证明系统中，矿工被验证者取代。不涉及挖矿，也不存在猜测哈希值的竞争。相反，用户是随机选择的——如果被选择，他们必须提议（或“形成”）一个区块。如果区块是正确的，他们会收到由区块交易费用组成的奖励。
然而，没有用户可以被选择——相反，协议根据几个因素选择用户。为了获得资格，参与者必须保留一定数量的股份，这是区块链本机货币的预定数量。配额起到了担保的作用：正如被告支付大笔费用以防止他们跳过审判一样，审计师保留配额以防止欺诈。如果他们试图作弊，他们的股份将被没收（或部分被扣除）。
权益链接目录比工作目录具有更多优势。其中最显着的优势是碳足迹小——因为 PSI 中不需要高能耗矿场，因为消耗的电力仅占 PSI 机制消耗的一小部分。 
然而，股权证明（PoS）并不具有与工作证明（PoW）相同的声誉和声望，尽管它可以被认为是浪费，但挖矿是十多年来唯一在实践中得到证明的共识算法，贡献比特币 PoW 的权益证明机制自推出以来已经保障了价值数万亿美元的交易，而存储必须经过适当的长期测试，以确保 PoS 在安全功能方面能够与 PoS 竞争。
结论性想法行动证明是双重支出问题的最初解决方案，并已被证明是可靠和安全的。比特币已经证明，我们不需要中央机构来阻止金钱被重复使用。通过巧妙地使用密码学、哈希函数和博弈论，用户可以在去中心化环境中就金融数据库的状态达成一致。
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