什麼是工作量證明（PoW）？

主要觀點工作量證明（PoW）是一種共識機制，旨在防止數位支付系統中的雙重支出。
工作量證明（PoW）是挖礦過程的關鍵部分，其中涉及向區塊鏈添加新的交易區塊並創建新的加密貨幣單位。
比特幣和許多其他加密貨幣使用工作量證明（PoW）作爲保護其區塊鏈網路和資料的方式。
簡介簡而言之，工作量證明（PoW）是一種旨在防止數字支付系統中雙重支出的機制，比特幣和許多其他加密貨幣使用工作量證明（PoW）作爲保護其區塊鏈網絡及其數據的方式。這些機制通常被稱爲共識算法或共識機制，因爲它們涉及多方達成共識而無需彼此信任。
工作量證明是第一個出現的共識算法，並且與權益證明（PoS）一樣仍然是最重要的共識算法之一，因爲它是由中本聰在 2008 年的比特幣技術手冊中引入的，但該技術本身早在很久以前就被髮明瞭那個日期。
Adam Back 的 HashCash 算法是前加密貨幣工作量證明 (PoW) 算法的早期示例，其中收件人可以通過在發送電子郵件之前要求發件人進行少量計算來限制垃圾郵件，而普通發件人無需支付任何計算費用。但對於羣發郵件的人來說，成本較高。
什麼是雙重支出？當相同的錢被多次花費時，就會發生雙重支出。這個術語通常專門用於數字貨幣——畢竟，很難兩次花費相同的實物現金。 
當你付一杯咖啡的錢時，你把錢交給收銀員，收銀員把錢放進錢抽屜裏，這樣你就不能去另一家路邊咖啡館，用同樣的鈔票買一杯咖啡了。但在數字貨幣系統中，有這樣做的可能性。 
在使用複製和粘貼命令之前，您可能已經將文件複製到計算機上，並且可以輕鬆地將同一文件通過電子郵件發送給數十個人。由於數字貨幣只是數據，因此需要防止人們雙重支出，即在不同的地方複製和花費相同的單位，而無法防止雙重支出的數字支付系統將在短期內崩潰。
有關雙重支出的更多詳細信息，您可以閱讀雙重支出解釋。
爲什麼工作量證明（PoW）很重要？如果您讀過我們關於區塊鏈技術的文章，您就會知道數字貨幣的用戶不斷地在網絡上廣播交易，但是這些交易並不會立即被視爲有效，只有在被確認並添加到區塊鏈上之後才被視爲有效。
例如，比特幣區塊鏈充當每個用戶都可以看到的交易公共數據庫（公共記錄）。想象一下：你和你的三個朋友有一個筆記本來記錄你的比特幣交易，任何時候你們中的一個人想要轉移價值，你都可以像這樣寫下來：
Alice 向 Bob 支付 5 BTC，Bob 向 Carol 支付 2 BTC，等等。
但是，每次進行交易時，您都必須引用顯示資金來源的交易，因此，如果 Bob 向 Carol 支付了 2 BTC，則輸入實際上是： 
Bob 從之前與 Alice 進行的交易中向 Carol 支付了 2 BTC。
因此，我們有辦法跟蹤 BTC 單位的來源，因此，如果 Bob 嘗試使用他發送給 Carol 的相同 2 BTC 進行另一筆交易，每個人都會立即知道，並且該組將不允許將此交易添加到筆記本，因爲這筆錢已經花掉了。
這在每個人都互相認識的小團體中非常有效，因爲他們同意哪些朋友應該將交易添加到筆記本中。但對於 10,000 名訂閱者來說會是什麼樣子呢？寫日記的事行不通，因爲沒有人相信陌生人會這麼做。
這就是工作量證明（PoW）機制發揮作用的地方，它確保用戶不會花費他們無權花費的錢。通過使用密碼學的博弈論，工作量證明（PoW）算法允許任何人。根據系統規則更新區塊鏈。
工作量證明（PoW）如何運作？想象一下，上面示例中的筆記本是一個區塊鏈，但我們不會逐一添加交易 - 我們將它們一次性收集到塊中，向網絡宣佈交易，然後創建塊的用戶將它們合併爲候選塊指定區塊被轉換爲確認區塊後，交易纔有效，即已被添加到區塊鏈中。
審計交易和添加新區塊的過程稱爲挖礦，這是一個昂貴且困難的過程，但也是有回報的。區塊獎勵是從用戶支付的交易費用和協議生成的新比特幣中獲得的。 
工作量證明（PoW）機制要求礦工（創建區塊的用戶）使用自己的一些資源（例如電力和計算能力）對候選區塊數據進行哈希處理，直到找到難題的解決方案。
塊數據哈希是指將其傳遞給哈希函數以生成塊哈希值。塊哈希就像“指紋”——它代表輸入數據的身份，每個塊都有唯一的哈希值。
換句話說，礦工必須檢查並收集待處理的交易，將它們組織成候選塊，並將塊數據通過哈希函數生成正確的哈希值，如果它能爲候選塊找到正確的哈希值，它將其廣播到網絡，將塊添加到區塊鏈並收集採礦獎勵。
當礦工將指定的塊和哈希廣播到網絡時，其他網絡參與者將重複哈希以驗證輸出確實有效。 
儘管需要無數次哈希嘗試才能找到正確的哈希值，但任何人都可以輕鬆驗證生成的哈希值是否正確，他們只需通過哈希函數提供相同的輸入（塊數據）並檢查匹配即可。由此產生。
對於工作目錄，您必須提供哈希值滿足特定條件的數據。但你不知道該怎麼做。您剩下的唯一選擇是通過哈希函數傳遞數據並檢查它是否符合條件。如果它們不匹配，您將必須按比例更改數據以獲得不同的哈希值。更改數據中的一個字母將得到不同的結果，因此無法預測輸出。
因此，如果您想創建一個塊，您就在玩一個猜謎遊戲，通常，您將獲取有關要添加的交易的所有信息以及一些其他重要數據，然後將它們散列在一起。數據集不會改變，你需要添加一個變量，否則，你將得到與輸出相同的哈希值。我們將此變量信息稱爲私有代碼，它是您每次嘗試時都會更改的數字，以便每次獲得不同的哈希值。
簡而言之，挖礦就是收集區塊鏈數據並用私有代碼對其進行哈希處理，直到找到特定哈希值的過程。如果找到滿足協議中指定條件的哈希值，您將獲得在網絡上廣播新塊的權利。此時，其他網絡參與者更新他們的區塊鏈以添加新塊。
對於目前主要的加密貨幣來說，滿足這些條件非常困難。網絡上的哈希率越高，找到正確的哈希值就越困難。這樣做是爲了確保不會很快找到塊。
正如您可以想象的那樣，猜測大量哈希值對於您的計算機來說可能會非常昂貴。因爲你會浪費計算週期和電力。但如果你找到正確的哈希值，該協議將獎勵你數字貨幣。
我們將總結目前所知道的內容：
挖礦既困難又昂貴，但它爲網絡提供了安全性。
成功生成健康區塊的礦工將獲得新發行的加密貨幣和交易費用的獎勵。
生成正確的哈希值需要時間，但其他用戶可以通過重複哈希過程輕鬆驗證其有效性。
到目前爲止看起來不錯。但如果你想作弊怎麼辦？什麼會阻止您將一堆欺詐性交易放入一個區塊併產生有效的哈希值？
這就說到了公鑰加密的作用，本文不會詳細討論這個話題，但是大家可以參考什麼是公鑰加密？以獲得全面的外觀。簡而言之，有一些很棒的加密技巧可以讓任何用戶檢查一個人是否有權轉移他們想要花的錢。
當您創建交易時，您對其進行簽名，網絡上的任何人都可以將您的簽名與您的公鑰進行比較，驗證它們是否匹配，並且還將檢查您花錢的能力並確保您的總輸入高於您的總產出（即您的支出不超過您擁有的）。
網絡將自動拒絕任何包含無效交易的區塊。試圖作弊會讓你付出高昂的代價。你會浪費你的資源而得不到任何回報。
這就是工作量證明 (PoW) 的吸引力：它使欺詐成本高昂，而誠信行事則有利可圖。任何有責任心的礦工都會尋求投資回報，因此他應該以最有可能確保收入的方式行事。
工作量證明 (PoW) 與權益證明 (PoS)除了工作量證明（PoW）之外，還有許多共識算法，其中最著名的是權益證明（PoS），其概念可以追溯到 2011 年，並已在以太坊和許多其他協議中實現。
在權益證明系統中，礦工被驗證者取代。不涉及挖礦，也不存在猜測哈希值的競爭。相反，用戶是隨機選擇的——如果被選擇，他們必須提議（或“形成”）一個區塊。如果區塊是正確的，他們會收到由區塊交易費用組成的獎勵。
然而，沒有用戶可以被選擇——相反，協議根據幾個因素選擇用戶。爲了獲得資格，參與者必須保留一定數量的股份，這是區塊鏈本機貨幣的預定數量。配額起到了擔保的作用：正如被告支付大筆費用以防止他們跳過審判一樣，審計師保留配額以防止欺詐。如果他們試圖作弊，他們的股份將被沒收（或部分被扣除）。
權益鏈接目錄比工作目錄具有更多優勢。其中最顯着的優勢是碳足跡小——因爲 PSI 中不需要高能耗礦場，因爲消耗的電力僅佔 PSI 機制消耗的一小部分。 
然而，股權證明（PoS）並不具有與工作證明（PoW）相同的聲譽和聲望，儘管它可以被認爲是浪費，但挖礦是十多年來唯一在實踐中得到證明的共識算法，貢獻比特幣 PoW 的權益證明機制自推出以來已經保障了價值數萬億美元的交易，而存儲必須經過適當的長期測試，以確保 PoS 在安全功能方面能夠與 PoS 競爭。
結論性想法行動證明是雙重支出問題的最初解決方案，並已被證明是可靠和安全的。比特幣已經證明，我們不需要中央機構來阻止金錢被重複使用。通過巧妙地使用密碼學、哈希函數和博弈論，用戶可以在去中心化環境中就金融數據庫的狀態達成一致。
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