从零到一学懂区块链（5）：工作量证明

从零到一学懂区块链：工作量证明

每天学一点区块链，每天get新知识。这个系列以概念普及、名词解释为主，帮助小白迅速入门，同时也是自己的学习笔记。可能做不到日更，但一定持续输出。

上一票我们学习了密钥，知道了密钥由公钥和私钥组成，公钥公开，用于接收币，私钥用于支付时的数字签名，一定要自己保护好。忘记了的小伙伴可以戳此链接查看复习从零到一学懂区块链（4）：密钥。今天我们要一起来学习工作量证明机制。

Proof of Work，简称POW，工作量证明是通过有效计算得到的一小块数据。在比特币中，矿工必须在满足全网目标难度的情况下，求解SHA256算法，即对区块头和一个随机数进行哈希运算，找出给定数量前导0的哈希值的过程，不断地遍历尝试，直到找到这个解，就相当于挖到了一个区块，同时也获得了10分钟内的全网交易记录的打包记账权。这种依靠工作量来争夺记账权达成共识的方式叫做工作量证明。工作量证明机制节点可以自由进出，可以说是完全的去中心化。

工作量证明机制，这个翻译已经很恰到好处地诠释了它的意义。所有节点都在付出算力尝试去找到这个数，所有的节点都付出了努力，但结果只有一个节点能率先算出来，挖到区块的那个节点肯定比其他节点付出了更多的努力，所以叫工作量证明，一点也不夸张。大家都在努力工作，所有节点都参与其中，谁比谁差啊，那就看谁付出的算力更多喽。

在中心化的体系中，共识是由第三方机构决定，也是由第三方机构的信用作为背书，各方只需要服从就可以了，可以说是一种非常高效的方式，比如A打开支付宝，要转账1000元给B，A只要输入数字、密码，其他什么都不用管，支付宝会从A的账户中划走1000元，再在B的账户中添加1000元，至于具体是怎么操作的，是支付宝说了算，A和B不用知道也没有必要了解。但在去中心化的体系中，由于没有了第三方，所有节点都是平等的，A说我以我自己的方式从我的账户里转了1000元钱到B的账户，B说你的方式是什么方式，按我的方式就不算你转了账，谁说了算就成为了一个迫切需要解决的问题，所有节点需要达成一种一致的规则，大家都在遵守这个规则的前提下进行交易、挖矿等操作，这个一致的规则就是共识机制，共识机制的规则建立在密码学基础上，可以说是既安全又有效。工作量证明机制是众多共识机制中的一种，其他的共识机制还有POS、DPOS等。共识机制也是区块链技术的核心。

未来已来，

只是尚未流行。

区块链

节点想要挖到新区块，就必须进行工作量证明的计算，从而获得记账权，打包并验证交易，将该区块加入主链中。工作量证明是一种大家约定俗成的规则，谁先完成，谁就说了算。

优点：

1、所有节点都参与其中。可以说是真正的去中心化。后面我们会学到的POS，就不是所有节点都能参与。

2、安全性高。攻击者的算力只要不超过全网的50%，就很难成功攻击，网络的交易状态就还是一致的。（51%攻击问题）

缺点：

1、效率低。比特币每10分钟出一个区块，每个区块1M大小限制，大概每秒只能确认7笔交易，实在不适合商用。

2、工作量证明机制的挖矿形式造成了大量算力的资源浪费。

3、算力集中的隐患。由于全网难度的不断增加，普通的个人已经很不可能用自己的电脑挖到比特币了，于是就有了矿机、矿池的出现，也就是把算力集中在一起，这样对矿工来说其实是有好处的，没挖到块的矿工也是付出了努力的嘛，努力没有被看见怎么可以呢，所以矿工在矿池里工作，即使没有挖到块，也是有工资拿的。但对整个区块链行业来说，这不又算是搞了一个中心化的机构嘛，和区块链的去中心化理念不是背道而驰了？这种矛盾又博弈的问题这里就不大篇幅讨论了，还处在发展中的区块链以后肯定会有更好的解决方法的。至于说算力集中的隐患，那当然能想到算力集中了，那要是某个矿池有超过50%的算力了，岂不是可以攻击全网了，但大多数都是诚实的矿工，且要保证自身利益，51%攻击的问题我们稍后再探讨，但算力集中，还是有隐患的。

总结一下：

1、工作量证明（POW）就是不断地遍历直至找到符合要求的哈希值的过程。

2、为了挖到区块，获得记账权，就必须要进行工作量证明。

3、工作量证明机制和其他共识机制相比，有优点也有缺点。

下一节内容：交易

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