比特币:什么是工作量证明 PoW (Proof of Work)？

最早的区块链如比特币以及以太坊都是采用PoW共识机制保障区块链帐本的一致性与交易的最终性。

PoW的全名是Proof of Work，中文为工作量证明。

何谓工作量证明

网络上的节点可以简单地透过工作量证明，快速验证彼此是否拥有记帐权。

就像是我们求学时期所发的毕业证书，大学四年熬夜苦读、凿壁偷光就是为了获得那张毕业证书，求职时，面试官透过那张毕业证书，快速验证你大学的成果。

上述例子中，你的毕业证书就是你的“工作量证明”。

以比特币为例介绍PoW

每10~15分钟比特币网络上全体矿工会互相竞争，运用大量的运算能力去解一道複杂的数学题的答案，这个答案是一个随机数，可以想像题目大概长这样：

Hash｛（前一个区块的Hash值）,（当前区块的交易资讯）,（随机数）｝＝当前区块的Hash值

矿工必须找出一串数字，代入上述公式，让当前区块的Hash值开头为18个0，例如：

0000000000000000001583447dd74c13c09280a9218827244089adadaba8c8c9

解答的过程没有轨迹可循，矿工只能不断代入随机数，透过暴力的解法找出答案。

美联储理事夸尔斯：不明白美联储为什么要发行央行数字货币:美联储理事夸尔斯称：“我不明白美联储为什么要发行央行数字货币。”（金十）[2021/10/21 20:44:37]

挖矿难度

最先解开的人就能获得下一个区块的记帐权并获得比特币作为奖励。

比特币固定10~15分钟出块一次，但是如果节点越来越多、全网算力增加，会缩短算出答案的时间。

因此，比特币协议每2016个区块会调整一次挖矿难度，大约两个礼拜调整一次。

挖矿难度提高时，就必须找出有更多个0的当前区块Hash值，例如从原先的18个0增加到19个0，难度降低时则相反。

算力低的矿机没机会得到记帐权？

必须强调的是，挖矿的过程其实像是掷一颗20面的骰子，谁先骰到<2的数字谁就能获得计帐权，换句话说，矿机的硬体运算能力再强大，也只能提高获得计帐权的机率（骰骰子手速比较快），算力差的矿工不代表没有机会。

很多人都认为，如果以后超级电脑普及，工作量证明不就没用了吗？

其实工作量证明数学题的难度相当高，因此取得记帐权的机会就像抽奖一样，即便某人拥有超级电脑，也只能够提高机率。

这就像在湖里丢一枚硬币，让一万个人去找这枚硬币，就算你是奥运游泳选手，也未必能第一个找到这枚硬币，只能提高找到的机率。

优点

容易实现，节点可自由进入，去中心化程度高。

华尔街分析师：比特币什么都不是，只是一股蒸汽:华尔街“全明星”分析师安迪·凯斯勒在1月31日《华尔街日报》观点版面发表文章《比特币泡沫背后》。

文章中他表示：比特币什么都不是，它只是一股蒸汽，一种想法的概念。使用比特币的交易非常少。它缺乏价值存储属性——任何一种一周下跌30%的东西都不能发挥这种作用。但彭博社(Bloomberg)的财富报道称:“比特币新手告诉我们，是什么促使他们以创纪录的价格买入。“很多负担不起的人可能因此受到严重伤害。Robinhood周五限制了一些加密货币的购买。

所以加密领域都将目光聚焦于二月中旬。我不知道纽约总检察长会发现什么。她可能会结束调查，继续自己的快乐生活，因为根本就没有犯罪，或者发现一个让伯尼·麦道夫看起来像从柠檬水摊上偷东西的局。我们知道当热空气耗尽时泡沫会发生什么。[2021/2/2 18:41:07]

破坏系统需要投入极大的成本，安全性极高。

缺点

为了保证去中心化程度，区块的确认时间难以缩短。

透过矿工的计算能力以及硬体成本确保矿工立意良善，挖矿过程中过多的能源消耗，使得这个机制非常不环保。

权益证明PoS(Proof of Stake)－持币挖矿

?posPoW共识机制虽然能够保证区块链帐本的安全性与去中心化，但PoW存在几个为人所诟病的问题，例如验证效率差、浪费能源、区块链分叉以及出块时间受限等问题。

声音 | 比特币安全专家：代码提交等KPI可信度取决于区块链项目既定目标是什么:据AMBcrypto消息，比特币安全专家Andreas Antonopoulos近期在会议现场提出：“我们是否应该将代码提交、区块链活动、DApp数量或节点数量作为衡量区块链项目成功与否的KPI（关键绩效指标）？这取决于你想达到的目标是什么。”Antonopoulos指出，KPI的可信度在很大程度上取决于选择适合其特定需求的度量标准。然而，他承认在许多情况下很难准确地衡量这些标准。Antonopoulos还提醒与会者，要避免将KPI视为一种投资零和游戏。[2019/5/7]

于是开发者们不断探索其他可替代的共识机制，已期望解决上述这些问题。

token持有量取代算力

权益证明（Proof of Stake,PoS）共识机制，就是为了解决PoW局限性所衍生的另一种共识机制。

PoS与PoW的差别在于，PoS用加密货币抵押量取代矿工算力的比拼，节点不需要花大笔钱买矿机或缴交巨额电费，相反的，他们必须花钱买加密货币，并将这些加密货币抵押在智能合约中。

PoS共识机制下，大部份都是根据“币龄”以伪随机的方式，选择下一个区块的验证节点，简单来说就是，“抵押越多加密货币、抵押时间越长且距离上次获得记帐权越久的节点，获得下一次记帐权的机率越高”。

人性本贪，节点抵押的加密货币都是成本，作恶有可能导致币价下跌，且抵押的代币会被没收，对节点而言就像是拿石头砸自己的脚，理性的节点为了最大化利益，理论上不会选择作恶。

声音 | Joseph Young：价格大跌或大涨不意味着什么 不应感到意外:加密货币分析师Joseph Young发推称，在过去的几个月里，加密市场的趋势没有任何改变。自去年11月以来，加密货币一直表现出较低的价格波动幅度。因此出现大幅下跌或上涨也不应感到意外，这并不意味着什么。[2019/1/10]

锻造者取代矿工

所以在PoS机制下的节点称作锻造者(Forger)，这样的验证机制使锻造者不需要像矿工一样耗费大量的电力竞争，能源消耗的问题被解决。

若锻造者希望在这个区块链之中增加竞争力，只需要抵押更多的加密货币并持续持有，而不需要新增电脑或矿机。

相较之下加密货币有机会增值，电脑或矿机只会贬值，所以就经济考量，PoS对节点也比较有利。

由于PoS的挖矿成本比PoW低很多，因此，PoS共识机制下不一定需要产出新的加密货币作为区块奖励，只需以该区块的交易费作为奖励，即足以维持系统安全。

且PoS甚至可以加入销毁机制，将一部分作为交易费的token从生态系统中销毁，藉此提高token的价值。

赏善罚恶

为了验证交易并创建区块，锻造者必须先质押自己的token，质押的token会被保管在智能合约中，锻造者仍然保有该token的所有权，只是不能随意动用。

一但有恶意锻造者批准了无效交易，那他们将被系统销毁部分资产作为惩罚，且token价格也会因为系统异常而下跌，进一步造成恶意锻造者的损失。

今晚8点袁煜明将做客《金色讲堂》 深入解读“什么是区块链思维”:今晚20:00，火币区块链应用研究院院长袁煜明将做客《金色讲堂》深入解读“什么是区块链思维”。袁煜明将从股份制的种种弊端出发对区块链的出现给行业所带来的改变进行一一讲解。同时，袁煜明还会对区块链机制目前所存在的问题进行全方位的解读。详情请关注今晚8：00的《金色讲堂》。[2018/4/10]

因此，理论上锻造者会被激励去验证正确的交易。

PoS机制不再需要浪费电力争记帐权，有效解决能源问题

验证效率提高

降低区块链临时分叉的机率

Nothing At Stake Problem(无利害关系)

过于资本主义(富者恒富)

质押挖矿－PoS共识机制下的DeFi

质押挖矿（Staking Mining）是什么？

我们用一个简单的小故事来解释。

阿平是一个了解区块链且认为Cosmos项目很有发展性的工程师，他认为反正钱包裡Cosmos的代币放著也是放著，不如我来弄一个节点，每个月还能赚一点区块奖励。

于是阿平就架设了Cosmos的验证器(Validator)/节点开始挖矿，挖著挖著他发现，持有的Cosmos数量太少了，挖矿的奖励不如预期，但是又没有钱买更多币，这该怎麽办。

阿平脑筋一动，拿起电话打给了Cosmos的长期投资人阿菜和阿祐，跟他们说：

“欸欸欸，我现在在当Cosmos的节点，你们的币放著也是放著，要不要乾脆放我这，区块奖励我们按比例分，我只要抽一点手续费就好。”

阿菜想也不想地就答应了，但阿祐眉头一皱，向阿平提问:

“不对阿，我把币给你，你要是把币都拿走了，那我怎么办。”

阿平笑了笑，说道:

“我当然会给你们保障阿，我会写一个智能合约，你们只需要把币打进去就好，我不会经手这些资产，打进去的币，只有打进去的人才能够移动，这样对大家都很公平。”

于是，三人取得共识，将币打进智能合约，由阿平负责节点运营，后来大家都知道阿平提供这样的服务，纷纷把币打进智能合约，交给阿平管理，后来Cosmos发展的越来越好，阿平成为主要的节点的运营商与阿菜和阿祐三人，靠著质押挖矿的机制，三十岁进入退休生涯。

如何质押挖矿？

质押挖矿的服务现在已经发展的越来越成熟了，目前已经有部分钱包商和交易所为用户提供简易的质押挖矿服务，大幅降低了参与网络共识的技术门槛。

不同的平台与项目会有不同的质押规则，我们以钱包商ImToken的Cosmos质押流程为例：

第1步：下载ImToken钱包并创建一个新的COSMOS地址

这部分下载钱包后按照指示操作即可，这部分需注意的是务必做好备份工作，钱包的助记词必须妥善保管，最好的方式是用手写，避免被骇客窃取的风险。另外，钱包务必在官网下载，否则会有钓鱼的风险。

第2步：转入ATOM

从交易所提币，打进钱包地址。

第3步：在钱包内进入质押操作

进入钱包自带的质押挖矿功能。

第4步：选择节点商

点选“验证者”选择你想要委託的节点商。

第5步：委托挖矿

输入你要委托的数量即可将币打进智能合约，开始挖矿坐等收益。

注意事项

过程中节点或者是任何人都不需要把币转账到任何人的钱包里，只需要在自己的钱包里操作即可，请勿上当受。

质押挖矿的风险

验证器/节点商风险

一般来说，节点商都会透过智能合约集资，若排除特殊情况的话，本金不太会发生问题，但这并不代表委托人不需要为节点商下功夫，关于节点商，还是有其风险存在。

节点商作恶不是只偷走委托人的钱，而是指为全网共识做出负面贡献，例如:节点长时间不参与网络共识并错过了几个块、双重签名扰乱网络共识或其他不符合共识规定的行为，都有可能因此被系统没收抵押的部分资产，而这也有可能会导致委托人的损失。

如Cosmos或IRISnet两个项目，验证者及其委托人都会直接受到惩罚，因此委托人必须慎选节点商。

另外，虽然质押的token会被锁定在智能合约，但区块奖励不会，而大部分委托人不会定期去计算自己获得的利息，是不是比照节点商所公布的报酬率。

因此，有些不良节点商会少给委托人其应得的奖励，也就是所谓的“吃钱”。

token价格波动

质押最危险的风险可能就是价格的波动性。

如果市场处于暴跌状态，即使你可能获得了相当多的质押奖励，换算下来，依然有可能会因会token跌价而导致最终的收益变为赤字。

因此，重要的是委托人必须清楚了解加密货币是高度不稳定的产品，存在相当大的风险。

如果你想要降低PoS质押挖矿的风险，如果想要降低代币价格波动的风险，其中一个解决方案是透过保证金交易，进行对冲锁定币价。

不过最重要的，还是选择一个具有真实技术和社群协议的区块链项目，而不是那些看起来支付最多奖励的营销商品，且不同的项目有不同的规则，委托人选择时必须熟知这些质押规则。

例如Cosmos质押挖矿时，如果要赎回必须等待21天才会入帐，这些都是委托人需要了解的规则。

总而言之，如果要降低质押挖矿的风险，除了要慎选项目与节点商外，还要学会不要把鸡蛋放在同一个篮子裡，同一个项目选择不同节点商，能够避免节点作恶造成的损失，选择不同项目，也可以避免因为单一币价的波动性所造成的亏损。

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