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币小宝区块链公开课09 | 什么是POW共识机制?

哈喽大家好,欢迎来到币小宝区块链公开课,我是币小宝,今天我们的主题是,什么是POW共识机制?

首先,我们聊聊什么是共识机制。

由于区块链是去中心化的,那么这个去中心化的世界如何运作,按照什么规则来运作?另外,区块链拥有众多的节点,吸引用户加入网络成为节点,有哪些激励机制?多个节点维护一个数据库,那么如何决定哪个节点写入?何时写入?一旦写入,又怎么保证不被其他的节点更改(不可逆)?回答这些问题的答案,就是共识机制。

简单来说,共识机制就是区块链世界的一种规则,所有节点都遵守这种规则。这就好比不同国家的交通规则不同,不同的区块链世界也有不同的共识机制。目前常见的共识机制有POW、POS、DPOS、PBFT等等,今天我们讨论的是POW共识机制。

 

什么是POW共识机制?

POW共识机制全称工作量证明(Proof of Work)。工作量证明最早出现于1993年,主要用于解滥发垃圾邮件的问题,它要求发起者进行一定量的运算,也就意味着需要消耗计算机一定的时间。后来,中本聪发现这个技术能有效解决区块链中的“拜占庭将军问题”,于是便把它引进了比特币区块链网络中,慢慢的,PoW机制就变成当今区块链中的主流之一。

简单来说,工作量证明就是谁干的多,奖励给谁。

我们知道,区块链中的每个节点都能自由地打包区块获得奖励。那么,全球矿工那么多,到底这区块由谁来打包呢?

POW的机制这样规定,每一个想要打包的矿工,都需要依靠自己的计算能力与他人竞争、争夺记账的权力。

算力越大,胜出的可能性也越高。在均匀分布的前提下,矿工“挖矿”所得的比重与各自提供的算力成正比,通俗一点就是,能力越强获得越多。

具体怎么竞争呢?

其实就是解一道数学题,这道题需要通过计算机进行大量的运算,谁先解出答案,谁就能记账,同时获得区块奖励。

而其他没解出答案的矿工,只能期望下一道题获得奖励。

此外,中本聪为了激励矿工,每隔10分钟,便有一道新的题目产生。如果10分钟内只有币小宝一个人挖矿,那么奖励就是币小宝的,参与的人越多,每个人胜出的概率也越低。因此,参与越早收益越高,这种机制会激励大量矿工早期参与。

只要有人使用比特币交易,就有交易等待打包,从而激励矿工进行算力竞争,获得比特币奖励,最终形成一种良性循环,保证比特币系统稳定运行。根据比特币白皮书,比特币将在2140年被挖光。或许有人会问,到那时没有区块奖励了,比特币岂不是一文不值?

实际上,中本聪早已告诉我们答案:比特币奖励分为区块奖励和手续费,就算到时候没有新的区块奖励,依然会有手续费奖励。

 

POW共识机制的优势

从POW的原理不难看出,POW有以下几个优势。

  • 一是公平。矿工所获得的比特币数量与矿工的工作量密切相关,劳动越多,报酬越高,不会因为其他因素影响这一结果,因此,这种机制十分公平。
  • 二是吸引早期用户。参与的越早,竞争越小,收益也越高。
  • 三是算力机制赋予了比特币一定价值。比特币是众多矿工耗费了巨大的资源(计算机、电力)竞争的产物,从经济学角度来看,这些资源的机会成本,正是比特币的价值所在。或许有人说,这么多人,投入巨大的成本,挖一个一文不值的东西,不是资源的浪费吗?那币小宝反问你,挖钻石是不是资源的浪费?诞生数十年以来,比特币系统已经被证明是一个非常稳定运行的全球支付系统,逐渐得到许多人的认可,至于比特币价格最终如何,我们拭目以待。
  • 四是节点作恶成本高,系统安全。PoW机制的优势在于,它让每个节点的算力都加入进了网络的交易认证中,基于PoW的竞争机制,想要在区块链网络中作恶,必须掌握全网绝对的算力,不然都要面临来自于其他人的算力竞争。理论上,除非有人能掌握全网51%以上的算力,否则整个网络的任何东西都是无法被篡改的。这样使得网络的去中心化性更强、节点的作恶成本更高。

当然,POW机制由于发展到今天,个人挖矿难度越来越大,出现了大量的专业矿机以及大型矿场,这与比特币的去中心化理念相悖。

《币小宝区块链公开课》是由币小宝官网推出的区块链入门科普内容,更多区块链知识,欢迎关注币小宝专栏。

引用资料:

1.区块链共识算法-POW

2.币小宝官网(www.bixiaobao.com)

3.浅谈共识机制(POW、POS、DPOS、PBFT及POP)

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