比特幣工作量證明，“法外之地”的法——BB財經_區塊鏈

PoW是區塊鏈技術中基本的、常見的一種共識機制。加密幣中的挖礦，其實就是運用工作量證明來進行的。

一、PoW的起源

工作量證明最早是一個經濟學名詞，指系統為達到某一目標而設置的衡量機制。通俗來說，就是當你完成一定量的工作后，確認這一工作量的證明。因為監測整個工作的過程是非常的耗時的，而只通過檢驗工作結果來確認工作量，顯然效率要更高。

工作量證明系統，是一種應對拒絕服務攻擊和其他服務濫用的經濟對策。它要求發起者進行一定量的運算，也就意味著需要消耗計算機一定的時間。這個概念由CynthiaDwork和MoniNaor1993年在學術論文中首次提出。

在1999年，MarkusJakobssonandAriJuels兩人將pow概念引入計算機體系，工作量證明這個名詞，在兩人的文章中被真正提出。起初，PoW被用于抵擋拒絕服務攻擊和網絡爬蟲，后來在反垃圾郵件中被廣泛使用。

Glassnode：機構投資者未受美國基礎設施法案影響，大額比特幣交易量持續增長:根據區塊鏈數據分析公司Glassnode最近研究數據發現，美國基礎設施法案加密稅收報告條款相關監管舉措可能只會嚇到散戶投資者，但不會嚇到機構投資者。這家總部位于柏林的區塊鏈數據公司發現，以大額美元交易為代表的大型投資者正在推動比特幣價格上漲，自上周以來漲幅已經接近20%。自2021年8月初以來，交易價值至少100萬美元的比特幣鏈上交易量增長了10%，占比特幣鏈上總轉移價值的近70%。與此同時，小額比特幣交易占整個交易市場的比例則有所下降。自2020年7月以來，價值低于100萬美元的交易已從市場主導地位的70%降至約30-40%，這意味著現階段機構投資者仍看看好數字貨幣市場。

LMAXDigital加密貨幣策略師喬爾·克魯格(JoelKruger)認為，機構投資者正在關注監管方面的積極方面，而不是消極方面，而且美國政府也愿意傾聽并意識到基礎設施法案需要進行更多澄清。總的來說，機構會歡迎明確和公平的監管，最近一周的價格上漲......表明市場對監管的擔憂沒有強烈反應，而且應該也不太擔心美國基礎設施法案中的稅收報告條款。[2021/8/10 1:45:15]

反垃圾郵件系統哈希現金，其設計理念是一個正常用戶寫一封郵件是需要一定的時間，而發送垃圾郵件者是無法接受這個等待的時間，PoW系統使垃圾郵件發送者需要更多的時間來發送郵件，增大他們的成本，起到抵擋攻擊的作用。

諾貝爾經濟學獎得主：從未買過比特幣，但也許我應活躍在這個市場:諾貝爾經濟學獎得主 Robert Shiller 表示，我從未買過比特幣，但也許我應該活躍于那個市場。那是一個非常心理的市場， 這是令人印象深刻的技術。但是，比特幣最終的價值來源是如此含糊，以至于其價值更多與敘述有關，而不是現實。我曾考慮購買它們來體驗這種效果， 實際上，很多人都這樣做。但我從未買過比特幣， 也許我應該活躍于那個市場。”（CNBC）[2021/5/25 22:41:25]

PoW共識機制是基于哈希函數本身復雜的運算，通過給定的初始值和簡單的值遞增規律，利用其碰撞原理，找到特定的碰值，可以通過對碰值的調節，實現對于工作量的調節。

工作量證明二、哈希函數

哈希函數即散列函數，輸入一個x，會得出相應的輸出H。其中，這里的x可以是任意長度的字符串，而輸出的H卻具有固定長度，哈希函數正是將任意長度的數據映射到有限長度的域上。在計算過程上，雖然復雜，但非常高效。

近24h比特幣鏈上交易筆數環比下降6.54%:金色財經消息，據歐科云鏈OKLink鏈上數據顯示，比特幣24h鏈上活躍地址數逾102.5萬，環比下降14.22%；鏈上實際交易量近61.18萬BTC，環比下降0.09%；鏈上交易筆數逾30.44萬筆，環比下降6.54%。

截至上午10時，BTC全網難度為16.79T，全網算力為127.09EH/s，較前日下降0.91EH/s，未確認交易數約5053筆。[2020/11/11 12:16:28]

比特幣這種加密系統使用的哈希函數，還需要同時具備免碰撞、匿名性、防篡改等特點。

免碰撞指的是：如果輸入的x≠y，絕不會出現H=H的情況，即輸入兩個不同的數據塊，其哈希值一般來說也不會相同。理論上相同的可能性并非絕對沒有，但概率極小。所以，對于一個給定的數據塊，要找到與它哈希值相同的數據塊極難。

動態 | USDT占比特幣交易比重約為67.50%:據cryptocompare數據顯示，目前比特幣交易情況按照交易幣種排名，排在第一的是USDT，占比為67.50%；排在第二的是QC，占比為11.09%；排在第三的是美元，占比為6.41%；排在第四的是日元，占比為4.75%；排在第五的是USDC，占比為3.81%。[2019/12/22]

哈希函數的隱匿性是指，對于一個給定的輸出結果H(x)，想要逆推出輸入的x，在計算上是不可能的。

而對于數據塊的任何一處小小的改動，哈希值隨之產生的變動都會非常明顯，這一點構成了哈希函數的防篡改特點。

同時，在這一函數中，窮舉法是能夠使得哈希值H落在特定范圍的最好方法。在比特幣的區塊鏈上，使用哈希窮舉實現工作量證明能夠擁有隨機和易驗證兩種特性，這兩種特性將于后文中提到。

工作量證明三、工作量證明的原理

在工作量證明系統中，客戶端完成一定難度的工作，得出一個結果，驗證者只需通過驗證這個結果就能檢驗客戶端是否做了相應的工作。這種方案的一個核心特征是不對稱性：工作對于請求方是適中的，對于驗證方則是易于驗證的。其工作流程如下：

對于任意一串字符，給出了一定的工作量要求，對這串字符進行變更，使其得到具有特定規律的一個結果，若得到這個結果，則驗證通過。為了達到這個目標，需要不斷地對這串字符進行哈希計算，直到計算量達到一定次數時，才能得到要求的變更后的數列。

在計算之前，根據工作量要求可以得出預期的計算次數，這個預期的次數和實際不一定完全吻合，但會大體接近，如果重復多次，會發現這確實是一個符合統計學規律的概率事件。而

這里提到的預期計算次數，其實就是要求的工作量。

以上是工作量證明的基本原理，比特幣系統中的工作量證明機制與其類似，但更為復雜。

工作量證明四、比特幣的工作量證明

在工作量證明的區塊鏈中，系統會根據算力大小來選取打包的節點，對于節點來說，單純的打包和數據上傳非常簡單，不過，系統需要選取一個特定的節點來處理某件事，為了避免眾多節點對同一件事打包而引起不必要的分叉，比特幣通過前文中提到的哈希窮舉，增加打包難度，以延長打包時間。

簡言之，就是每個節點都需要在10分鐘內找到一個隨機數，并保證這個隨機數加上上文所說的哈希運算，能夠滿足一定的規律。為了找到這個隨機數，只能通過不斷嘗試新的隨機數，不斷的運算。而隨著運算量的增大，目標范圍也會不斷縮小。

哈希窮舉的隨機性和易驗證性在這里體現了出來。首先，即使知道了這個隨機數的范圍，也只能通過大量計算去得到；然后，如果有人找到了隨機數，那么其他節點能夠很容易地檢驗這個結果的正確性。

如果算力增強，就需要修改難度以增加計算次數，比特幣中就有修改難度的規則。所以，想要找到這樣一個隨機數，計算量要遠遠大于預期的工作量。

為了鼓勵節點不斷地對數據和信息進行打包，比特幣的區塊鏈網絡設置了獎勵，即支付給打包節點的獎勵和交易費。

打包獎勵是指創建區塊的節點會獲得一定數量的比特幣作為獎勵，獎勵的數量隨著比特幣區塊的生成而減少。

交易費即使用比特幣轉賬時支付給記賬節點的費用，這是支持節點工作、維護區塊鏈自動運轉的重要因素。

這兩種打包獎勵都是通過工作量證明來進行，在比特幣中也就是為人所熟知的挖礦行為。而衍生而來的礦機，在一開始其實是個人計算機這樣的運算設備，隨著算力的提高，難度的增大，專業礦機誕生。自始至終，算力的競爭從未結束，而難度和算力也在不斷進行博弈。

工作量證明的優點是足夠安全、公平和去中心化，其免碰撞、匿名性與不可篡改的特點奠定了比特幣區塊鏈技術的核心；但它的缺點也很明顯，耗時長效率低，算力提高的同時耗費了電力，除了挖礦，這些強大的算力難以轉化成其他資源。

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