什麼是工作證明（pow）(proof of work (pow))？

工作證明（Proof of work，PoW）描述了一種系統，它需要付出不小但可行的努力，以阻止對計算能力的輕率或惡意使用，例如傳送垃圾郵件或發起拒絕服務攻擊。2004年，Hal Finney透過使用SHA-256雜湊演算法的“可重用工作證明”的思想，將這一概念應用於保護數字貨幣。

2009年推出後，比特幣成為芬尼PoW理念的第一個被廣泛採用的應用（芬尼也是第一筆比特幣交易的接受者）。工作證明也構成了許多其他加密貨幣的基礎，允許安全、分散的共識。

關鍵要點

• 工作證明（PoW）是一種分散的共識機制，它要求網路成員花費精力解決任意的數學難題，以防止任何人對系統進行博弈。
• 工作證明廣泛應用於加密貨幣挖掘，用於驗證交易和挖掘新的令牌。
• 由於工作證明，比特幣和其他加密貨幣交易可以以安全的方式進行點對點處理，而不需要可信的第三方。
• 大規模工作的證明需要巨大的能量，而這隻會隨著越來越多的礦工加入網路而增加。
• 利害關係證明（POS）是作為工作證明的替代方案而產生的幾種新穎的共識機制之一。

瞭解工作證明

這一解釋將側重於工作證明，因為它在比特幣網路中發揮作用。比特幣是一種數字貨幣，由一種稱為“區塊鏈”的分散式賬本支撐。該賬本包含所有比特幣交易的記錄，按順序“區塊”排列，因此任何使用者都不得將其持有的比特幣消費兩次。為了防止篡改，賬本是公開的，或者說是“分散式的”；修改過的版本很快就會被其他使用者拒絕。

在實踐中，使用者檢測篡改的方法是透過雜湊，即作為工作證明的長串數字。將給定的一組資料透過雜湊函式（比特幣使用SHA-256），它將只生成一個雜湊。但是，由於“雪崩效應”，即使對原始資料的任何部分進行微小更改，也會導致完全無法識別的雜湊。無論原始資料集的大小如何，給定函式生成的雜湊值都是相同的長度。雜湊是一個單向函式：它不能用於獲取原始資料，只能檢查生成雜湊的資料是否與原始資料匹配。

對於現代計算機來說，僅僅為一組比特幣交易生成任何雜湊值都是微不足道的，因此為了將該過程轉化為“工作”，比特幣網路設定了一定程度的“難度”。調整該設定，以便“挖掘”一個新的區塊，透過生成有效雜湊值（大約每10分鐘）新增到區塊鏈中。設定難度是透過為雜湊建立一個“目標”來實現的：目標越低，有效雜湊集就越小，生成一個雜湊就越困難。實際上，這意味著一個以非常長的零字串開始的雜湊。

“工作證明”最初是為解決日益嚴重的垃圾郵件問題而提出的。

特別註意事項

既然給定的一組資料只能生成一個雜湊，那麼礦工如何確保生成的雜湊低於目標值？它們透過新增一個稱為nonce的整數（“使用一次的數字”）來改變輸入。一旦找到一個有效的雜湊，它就會被廣播到網路中，並將塊新增到區塊鏈中。

採礦是一個競爭的過程，但它更像是一種彩票而不是一場競賽。平均來說，有人會每十分鐘產生一個可接受的工作證明，但誰會是任何人的猜測。礦工們**在一起，以增加開採區塊的機會，從而產生交易費用，併在有限的時間內獎勵新創造的比特幣。

工作證明使得改變區塊鏈的任何方面都極為困難，因為這種改變需要重新挖掘所有後續區塊。這也使得一個使用者或一組使用者很難壟斷網路的計算能力，因為完成雜湊函式所需的機器和能量是昂貴的。

如果採礦網路的一部分開始接受替代工作證明，則稱為

工作證明示例

工作證明要求計算機隨機參與雜湊函式，直到它以正確的最小前導零數到達輸出。例如，2016年9月14日開採的區塊#429818的雜湊值為00000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d。成功雜湊的塊獎勵是12.5 BTC。

該區塊將始終包含2012年的交易，涉及1000多個比特幣，以及前一區塊的標頭。如果有人試圖將交易金額更改為0.000001比特幣，則生成的雜湊將無法識別，網路將拒絕欺詐企圖。

工作證明常見問題

工作證明是什麼意思？

PoW要求網路上的節點提供證據，證明它們已經消耗了計算能力（即工作），以便以分散的方式達成共識，並防止不良行為者超越網路。

工作證明如何驗證加密事務？

這項工作本身就是武斷的。對於比特幣，它涉及SHA-256雜湊演算法的迭代。不過，一輪雜湊運算的“贏家”將mempool中的事務聚合併記錄到下一個塊中。因為“贏家”是按完成的工作比例隨機選擇的，它激勵網路上的每個人誠實行事，只記錄真實的交易。

為什麼加密貨幣需要工作證明？

因為它們是分散的和點對點設計的，像加密貨幣網路這樣的區塊鏈需要某種方式來實現共識和安全性。工作證明就是這樣一種方法，這種方法使其資源過於密集，無法試圖超越網路。其他的證據機制也存在，資源密集度較低，但也有其他缺點或缺陷，如股權證明（PoS）和燒毀證明。如果沒有證明機制，網路和其中儲存的資料將容易受到攻擊或盜竊。

比特幣是否使用工作證明？

對。它使用基於SHA-256雜湊函式的PoW演算法來驗證和確認交易以及發行新的比特幣。

股權證明（pos）與pow有何不同？

PoS是一種共識機制，它根據節點持有的硬幣數量隨機分配節點來挖掘或驗證阻止交易。錢包中持有的代幣越多，有效授予它的採礦權就越多。雖然PoS的資源密集度要低得多，但它還有其他一些缺陷，包括在較小的altcoins中有51%的可能性受到攻擊，以及囤積代幣而不使用代幣的動機。