什么是工作量證明 PoW (Proof of Work)？_KEN

最早的區塊鏈如比特幣以及以太坊都是采用PoW共識機制保障區塊鏈帳本的一致性與交易的最終性。

PoW的全名是Proof of Work，中文為工作量證明。

何謂工作量證明

網絡上的節點可以簡單地透過工作量證明，快速驗證彼此是否擁有記帳權。

就像是我們求學時期所發的畢業證書，大學四年熬夜苦讀、鑿壁偷光就是為了獲得那張畢業證書，求職時，面試官透過那張畢業證書，快速驗證你大學的成果。

上述例子中，你的畢業證書就是你的“工作量證明”。

以比特幣為例介紹PoW

每10~15分鐘比特幣網絡上全體礦工會互相競爭，運用大量的運算能力去解一道複雜的數學題的答案，這個答案是一個隨機數，可以想像題目大概長這樣：

Hash｛（前一個區塊的Hash值）,（當前區塊的交易資訊）,（隨機數）｝＝當前區塊的Hash值

礦工必須找出一串數字，代入上述公式，讓當前區塊的Hash值開頭為18個0，例如：

0000000000000000001583447dd74c13c09280a9218827244089adadaba8c8c9

解答的過程沒有軌跡可循，礦工只能不斷代入隨機數，透過暴力的解法找出答案。

“比特幣到底是什么”登上抖音熱榜:抖音熱榜數據顯示，比特幣到底是什么”登上抖音熱榜，現排名第2位，當前熱度值為857.6w。[2021/2/23 17:43:36]

挖礦難度

最先解開的人就能獲得下一個區塊的記帳權并獲得比特幣作為獎勵。

比特幣固定10~15分鐘出塊一次，但是如果節點越來越多、全網算力增加，會縮短算出答案的時間。

因此，比特幣協議每2016個區塊會調整一次挖礦難度，大約兩個禮拜調整一次。

挖礦難度提高時，就必須找出有更多個0的當前區塊Hash值，例如從原先的18個0增加到19個0，難度降低時則相反。

算力低的礦機沒機會得到記帳權？

必須強調的是，挖礦的過程其實像是擲一顆20面的骰子，誰先骰到<2的數字誰就能獲得計帳權，換句話說，礦機的硬體運算能力再強大，也只能提高獲得計帳權的機率（骰骰子手速比較快），算力差的礦工不代表沒有機會。

很多人都認為，如果以后超級電腦普及，工作量證明不就沒用了嗎？

其實工作量證明數學題的難度相當高，因此取得記帳權的機會就像抽獎一樣，即便某人擁有超級電腦，也只能夠提高機率。

這就像在湖里丟一枚硬幣，讓一萬個人去找這枚硬幣，就算你是奧運游泳選手，也未必能第一個找到這枚硬幣，只能提高找到的機率。

優點

容易實現，節點可自由進入，去中心化程度高。

聲音 | John McAfee：什么會刺激比特幣上漲，用它:殺軟件之父John McAfee在Twitter發文表示：“什么會刺激比特幣上漲？用它！”[2019/9/28]

破壞系統需要投入極大的成本，安全性極高。

缺點

為了保證去中心化程度，區塊的確認時間難以縮短。

透過礦工的計算能力以及硬體成本確保礦工立意良善，挖礦過程中過多的能源消耗，使得這個機制非常不環保。

權益證明PoS(Proof of Stake)－持幣挖礦

?posPoW共識機制雖然能夠保證區塊鏈帳本的安全性與去中心化，但PoW存在幾個為人所詬病的問題，例如驗證效率差、浪費能源、區塊鏈分叉以及出塊時間受限等問題。

于是開發者們不斷探索其他可替代的共識機制，已期望解決上述這些問題。

token持有量取代算力

權益證明（Proof of Stake,PoS）共識機制，就是為了解決PoW局限性所衍生的另一種共識機制。

PoS與PoW的差別在于，PoS用加密貨幣抵押量取代礦工算力的比拼，節點不需要花大筆錢買礦機或繳交巨額電費，相反的，他們必須花錢買加密貨幣，并將這些加密貨幣抵押在智能合約中。

分析 | 為什么加密貨幣不能取代股票:據btcmanager分析，加密貨幣不能取代股票主要有以下原因：加密貨幣是貨幣，不是股票；加密貨幣主要用作支付手段而不是價值存儲；加密貨幣的年平均回報率是不合理的；區塊鏈技術中沒有紅利或賬面價值的概念。[2018/8/5]

PoS共識機制下，大部份都是根據“幣齡”以偽隨機的方式，選擇下一個區塊的驗證節點，簡單來說就是，“抵押越多加密貨幣、抵押時間越長且距離上次獲得記帳權越久的節點，獲得下一次記帳權的機率越高”。

人性本貪，節點抵押的加密貨幣都是成本，作惡有可能導致幣價下跌，且抵押的代幣會被沒收，對節點而言就像是拿石頭砸自己的腳，理性的節點為了最大化利益，理論上不會選擇作惡。

鍛造者取代礦工

所以在PoS機制下的節點稱作鍛造者(Forger)，這樣的驗證機制使鍛造者不需要像礦工一樣耗費大量的電力競爭，能源消耗的問題被解決。

若鍛造者希望在這個區塊鏈之中增加競爭力，只需要抵押更多的加密貨幣并持續持有，而不需要新增電腦或礦機。

相較之下加密貨幣有機會增值，電腦或礦機只會貶值，所以就經濟考量，PoS對節點也比較有利。

由于PoS的挖礦成本比PoW低很多，因此，PoS共識機制下不一定需要產出新的加密貨幣作為區塊獎勵，只需以該區塊的交易費作為獎勵，即足以維持系統安全。

且PoS甚至可以加入銷毀機制，將一部分作為交易費的token從生態系統中銷毀，藉此提高token的價值。

袁煜明：以什么樣的心態接受房地產帶來的巨大沖擊 就以什么樣的心態接受區塊鏈:近日，袁煜明坦表示：“之前以什么樣的心態接受房地產帶來的巨大沖擊，就以什么樣的心態接受區塊鏈”，他表示，這些年來，唯一不變的就是變化，70后把10w一平的房子賣給90后，憑什么90后不能把5w一枚的比特幣賣給70后。[2018/4/13]

賞善罰惡

為了驗證交易并創建區塊，鍛造者必須先質押自己的token，質押的token會被保管在智能合約中，鍛造者仍然保有該token的所有權，只是不能隨意動用。

一但有惡意鍛造者批準了無效交易，那他們將被系統銷毀部分資產作為懲罰，且token價格也會因為系統異常而下跌，進一步造成惡意鍛造者的損失。

因此，理論上鍛造者會被激勵去驗證正確的交易。

PoS機制不再需要浪費電力爭記帳權，有效解決能源問題

驗證效率提高

降低區塊鏈臨時分叉的機率

Nothing At Stake Problem(無利害關系)

過于資本主義(富者恒富)

質押挖礦－PoS共識機制下的DeFi

質押挖礦（Staking Mining）是什么？

Wilson, Sonsini, Goodrich & Rosati合伙人：試圖確定什么是證券和什么是商品會導致市場分心:今天在“審查數字和ICO市場”聽證會上，Wilson, Sonsini, Goodrich & Rosati合伙人Robert Rosemblum表示：“試圖確定什么是證券和什么是商品會導致市場分心。我認為從長遠來看，我們不應該擔心證券和商品的區別。”[2018/3/15]

我們用一個簡單的小故事來解釋。

阿平是一個了解區塊鏈且認為Cosmos項目很有發展性的工程師，他認為反正錢包裡Cosmos的代幣放著也是放著，不如我來弄一個節點，每個月還能賺一點區塊獎勵。

于是阿平就架設了Cosmos的驗證器(Validator)/節點開始挖礦，挖著挖著他發現，持有的Cosmos數量太少了，挖礦的獎勵不如預期，但是又沒有錢買更多幣，這該怎麼辦。

阿平腦筋一動，拿起電話打給了Cosmos的長期投資人阿菜和阿祐，跟他們說：

“欸欸欸，我現在在當Cosmos的節點，你們的幣放著也是放著，要不要乾脆放我這，區塊獎勵我們按比例分，我只要抽一點手續費就好。”

阿菜想也不想地就答應了，但阿祐眉頭一皺，向阿平提問:

“不對阿，我把幣給你，你要是把幣都拿走了，那我怎么辦。”

阿平笑了笑，說道:

“我當然會給你們保障阿，我會寫一個智能合約，你們只需要把幣打進去就好，我不會經手這些資產，打進去的幣，只有打進去的人才能夠移動，這樣對大家都很公平。”

于是，三人取得共識，將幣打進智能合約，由阿平負責節點運營，后來大家都知道阿平提供這樣的服務，紛紛把幣打進智能合約，交給阿平管理，后來Cosmos發展的越來越好，阿平成為主要的節點的運營商與阿菜和阿祐三人，靠著質押挖礦的機制，三十歲進入退休生涯。

如何質押挖礦？

質押挖礦的服務現在已經發展的越來越成熟了，目前已經有部分錢包商和交易所為用戶提供簡易的質押挖礦服務，大幅降低了參與網絡共識的技術門檻。

不同的平臺與項目會有不同的質押規則，我們以錢包商ImToken的Cosmos質押流程為例：

第1步：下載ImToken錢包并創建一個新的COSMOS地址

這部分下載錢包后按照指示操作即可，這部分需注意的是務必做好備份工作，錢包的助記詞必須妥善保管，最好的方式是用手寫，避免被駭客竊取的風險。另外，錢包務必在官網下載，否則會有釣魚的風險。

第2步：轉入ATOM

從交易所提幣，打進錢包地址。

第3步：在錢包內進入質押操作

進入錢包自帶的質押挖礦功能。

第4步：選擇節點商

點選“驗證者”選擇你想要委託的節點商。

第5步：委托挖礦

輸入你要委托的數量即可將幣打進智能合約，開始挖礦坐等收益。

注意事項

過程中節點或者是任何人都不需要把幣轉賬到任何人的錢包里，只需要在自己的錢包里操作即可，請勿上當受騙。

質押挖礦的風險

驗證器/節點商風險

一般來說，節點商都會透過智能合約集資，若排除特殊情況的話，本金不太會發生問題，但這并不代表委托人不需要為節點商下功夫，關于節點商，還是有其風險存在。

節點商作惡不是只偷走委托人的錢，而是指為全網共識做出負面貢獻，例如:節點長時間不參與網絡共識并錯過了幾個塊、雙重簽名擾亂網絡共識或其他不符合共識規定的行為，都有可能因此被系統沒收抵押的部分資產，而這也有可能會導致委托人的損失。

如Cosmos或IRISnet兩個項目，驗證者及其委托人都會直接受到懲罰，因此委托人必須慎選節點商。

另外，雖然質押的token會被鎖定在智能合約，但區塊獎勵不會，而大部分委托人不會定期去計算自己獲得的利息，是不是比照節點商所公布的報酬率。

因此，有些不良節點商會少給委托人其應得的獎勵，也就是所謂的“吃錢”。

token價格波動

質押最危險的風險可能就是價格的波動性。

如果市場處于暴跌狀態，即使你可能獲得了相當多的質押獎勵，換算下來，依然有可能會因會token跌價而導致最終的收益變為赤字。

因此，重要的是委托人必須清楚了解加密貨幣是高度不穩定的產品，存在相當大的風險。

如果你想要降低PoS質押挖礦的風險，如果想要降低代幣價格波動的風險，其中一個解決方案是透過保證金交易，進行對沖鎖定幣價。

不過最重要的，還是選擇一個具有真實技術和社群協議的區塊鏈項目，而不是那些看起來支付最多獎勵的營銷商品，且不同的項目有不同的規則，委托人選擇時必須熟知這些質押規則。

例如Cosmos質押挖礦時，如果要贖回必須等待21天才會入帳，這些都是委托人需要了解的規則。

總而言之，如果要降低質押挖礦的風險，除了要慎選項目與節點商外，還要學會不要把雞蛋放在同一個籃子裡，同一個項目選擇不同節點商，能夠避免節點作惡造成的損失，選擇不同項目，也可以避免因為單一幣價的波動性所造成的虧損。

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