区块链是什么呢？共识协议又是什么？我们现在就来了解共识协议中的其中一种机制－工作量证明POW( Proof-of-Work )。
你可能没听过区块链这个名词，但你一定听过比特币，比特币可是近年来各个报章杂志或网络媒体最喜爱的主题之一，不过比特币其实只是一个建立在区块链概念上的应用，区块链才是比特币的根本概念。
工作量证明是什么？
工作量证明（Proof-of-Work，PoW）是一种对应服务与资源滥用、或是阻断服务攻击的经济对策。一般是要求使用者进行一些耗时适当的复杂运算，并且答案能被服务方快速验算，以此耗用的时间、装置与能源做为担保成本，以确保服务与资源是被真正的需求所使用。
这个想法的一个应用是使用Hashcash作为防止电子邮件垃圾邮件的方法，需要在每封电子邮件上对电子邮件内容（包括收件人地址）进行工作证明。合法的电子邮件将能够轻松地生成证据（单个电子邮件不需要太多工作），但是大量垃圾邮件将很难生成所需的证据（这需要大量的计算资源）。
工作量证明（Proof-Of-Work）诞生的背景和历史
工作量证明（POW），1993 年由Cynthia Dwork 和Moni Naor 提出，POW 被用于阻止拒绝服务攻击（DDOS）、反垃圾邮件等一些服务滥用的经济对策。
第一个POW 应用是1996年Adam Back 开发的“Hashcash” 应用，它采用工作量证明共识机制来过滤垃圾邮件，微软也将其应用在Hotmail, Exchange, Outlook 等电邮服务上。具体做法是要求所有收到的邮件都使用强POW 附件。此系统使得垃圾邮件发送者在大量发送邮件时在经济成本上不可行，但却允许个人在需要的时候互相发送信息。时至今日这种算法也被赋予新的意义，即以”挖矿”形式作为比特币安全核心。
工作量证明（POW）共识机制算法采用了SHA-256 运算Hash 值，特点是难以运算，却容易验证。
我们知道改变Hash 值的原始数据中的任何一部份，所产生的Hash值也会随之变化，因此我们只需在运算Hash 值时，加入一个不断改变的随机数，亦总是可以计算出以0 开头的Hash 值。所以要找到符合要求的区块Hash 值，则需要经过进行大量运算，运算时间取决于节点的运算速度。当某个节点提供出一个符合要求的Hash值，就说明该节点确实经过了大量的尝试运算。当然，并不能代表说已进行了多少次运算的次数，因为寻找符合要求Hash值是一个概率事件。
换言之，当节点拥有占全网N%的算力时，该节点即有N/100的概率找到符合要求的Hash值。
Hashcash工作证明在比特币中用于块生成。为了使网络参与者接受块，矿工必须完成覆盖块中所有数据的工作证明。调整这项工作的难度，以便限制网络每10分钟生成一个新块的速率。由于成功生成的可能性非常低，因此无法预测网络中的哪台工作计算机将能够生成下一个块。
工作量证明（Proof-Of-Work）是如何运作的？
很多时候，人们将这些数据解释为解谜的解决方案。基本上，给定社区的成员致力于解决复杂的难题。这是工作证明（PoW）中的“工作”。
为了创建数据或解决难题– 矿工必须通过非常复杂的等式进行计算。因为这个方程式的每次尝试都建立在以前的解决方案之上。
同时，解决方程式所需的工作会产生一个新的数据。然后将其添加到不断增长的数据链中。从那里开始，这个过程基本上重新开始。
使用工作证明（PoW）有哪些优劣势
POW使用优势
- 因为这项工作非常困难，PoW降低了51％攻击的风险。
- 同时，每个解决方案都可以让社区轻松验证。这使得检查所有事务的可信度变得容易。
- 它不依赖于单个第三方交易者。这构建了一个“无信任”且透明的网络。
- PoW还限制了可以生成多少个新数据块。例如，矿工每10分钟只能创建一个比特币（BTC）块。
POW使用劣势
- PoW价格昂贵，劳动强度大，耗电量大。创建一个新区块需要大量精力，最近一项将加密货币采矿与铝矿开采相比较的研究强调了这一点。例如，比特币的年度碳足迹大于瑞士的碳足迹。
- 此外，PoW往往是“毫无意义”的工作。也就是说，这项工作只不过是解决算法的任意谜题。许多人认为这是浪费大量的计算潜力。
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