什麼是工作證明

工作證明可以通過要求礦工解決複雜的難題，確保權力下放並使篡改計算昂貴來確保區塊鍊網絡。

2025/07/15 00:14

了解工作證明的基礎知識

工作證明（POW）是區塊鍊網絡中用於驗證交易並創建新區塊的共識機制。它首先是由薩托·納卡本（Satoshi Nakamoto）在Bitcoin白皮書中引入的，作為保護網絡而不依賴中央權威的一種方式。在這個系統中，礦工競爭解決複雜的數學難題，第一個找到解決方案的謎題有權將下一個區塊添加到區塊鏈中。

“工作證明”一詞是指礦工必須證明他們已經進行了一定數量的計算工作來解決難題的事實。在接受塊之前，網絡中的其他節點對此證明進行了驗證。這些難題的難度會根據網絡上的總計算能力自動調整，以確保穩定時間一致。

關鍵要點：工作證明可以通過使其計算昂貴且耗時來改變過去的區塊，從而確保該區塊鏈的完整性，從而確保了權力下放。

工作證明如何確保區塊鏈

在工作系統證明中，每個新塊都包含交易列表，時間戳，對先前塊的引用（通過其哈希）和一個nonce - 一次使用的隨機數。礦工拿走了這些數據並通過Bitcoin案例中的SHA-256這樣的加密哈希函數運行。目標是找到一個符合網絡設定的特定目標的哈希值。

此過程涉及反複試驗，在此過程中，礦工反復改變了非CE，直到發現從一定數量的零開始的哈希。一旦找到，這將成為塊的獨特指紋，並將其廣播到網絡驗證。

• 礦工將已解決的塊廣播到網絡
• 其他節點快速驗證解決方案
• 如果有效，則將塊添加到鏈條中，礦工將獲得獎勵

關鍵點：由於更改任何交易將改變塊的哈希，因此在不重做所有工作的情況下，幾乎不可能改變歷史數據。

礦工在工作網絡證明中的作用

礦工是基於工作的區塊鏈證明的重要參與者。他們不僅驗證交易，而且還保持網絡的分散性質。通過專門的計算資源，礦工可以幫助保護網絡免受諸如雙重支出或SYBIL攻擊之類的攻擊。

採礦需要專門的硬件，例如ASIC（特定於應用程序的集成電路）或GPU（圖形處理單元）。這些設備消耗大量的電力，這就是為什麼採礦作業通常位於廉價能源的地區。

• 礦工投資強大的硬件
• 他們支付電力和維護費用
• 作為回報，他們獲得了新鑄造的硬幣和交易費用

重要說明：通過Bitcoin減半等事件，開採獎勵隨著時間的流逝而減少，該事件將大約每四年的塊獎勵減少一半。

能源消耗和環境影響

工作證明最有爭議的方面之一是其高能消耗。評論家認為，由於Bitcoin等加密貨幣所需的大量電力，POW是不可持續的。

根據一些估計，Bitcoin挖掘每年的電力比某些小國的消耗更多。這引起了人們對碳排放和環境可持續性的關注。但是，支持者強調，越來越多的採礦作業現在使用可再生能源，例如水力發電，風能和太陽能。

• 高能消耗引起了生態問題
• 一些採礦農場利用可再生能源
• 其他人則在剩餘或滯留能量的地區運作

有趣的見解：能源使用取決於加密貨幣的價格，因為較高的價格激勵了更多的採礦活動。

替代工作證明

由於可伸縮性和環境問題，許多較新的區塊鏈已經從工作證明轉向了替代共識機制，例如股份證明（POS） 。在POS中，根據其持有的硬幣數量和願意將其作為抵押而不是計算能力來選擇驗證器。

以太坊（Ethereum）是市值第二大加密貨幣，於2022年通過稱為“合併”的升級從POW到POS。這種轉變大大降低了其能耗。

• 股份證明減少了能耗
• 授權的股份證明（DPO）允許令牌持有人投票給代表
• 其他模型包括權威證明和時空證明

著名的發展：儘管POS和其他模型具有效率優勢，但許多人仍然將POW視為安全和權力下放的黃金標準。

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常見問題

如果兩個礦工同時解決難題，會發生什麼？

如果兩個礦工同時找到有效的解決方案，則該網絡將臨時分成兩個競爭鏈。節點繼續建立在這兩個連鎖店之前，直到一個人獲得更多的累積工作（即添加了更多塊）。最終，最長的鏈條佔上風，較短的鏈被丟棄。從未來的塊中可以重新包含來自廢棄區塊的交易。

有人可以通過控制大多數採礦能力來操縱網絡嗎？

是的，這種情況被稱為51％的攻擊。如果單個實體控製網絡採礦能力的一半以上，則可能會逆向交易，防止新的交易被確認或雙重幣硬幣。但是，對Bitcoin等大型網絡執行此類攻擊非常昂貴且困難。

現代區塊鏈系統中的工作證明仍然相關嗎？

儘管許多新項目都喜歡替代方案，例如股份證明，但工作證明仍然是Bitcoin，Litecoin和Monero在內的幾種主要加密貨幣的基礎。它的韌性和經過驗證的記錄使其成為那些優先考慮安全性和權力下放優先於速度和能源效率的人。

難度調整如何在工作證明中起作用？

難度調整可確保定期開採塊，通常每10分鐘Bitcoin一次。每個2016年塊，網絡都會根據挖掘以前一組塊所需的時間來重新估計困難。如果開採塊比預期的要快，則難度會增加；如果較慢，它會減小。