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科普:Pow共识机制

AITD粉丝团2020-12-28 15:46:53

通过前面几期AITD小课堂的学习,大家已经知道了比特币就是一个去中心化的账本。账本公开透明,人人都可以记账。虽然记账听起来很简单,但如何让别人心甘情愿的愿意帮你记账呢?

传统银行要发工资找人完成记账,而比特币系统则通过比特币激励让矿工完成记账。对于比特币系统而言,需要有人来参与完成记账工作,挖矿就是分配记账权的一种方式。对于比特币矿工而言,花费大量的人力、物力、财力购买矿机、搭建矿场,参与挖矿就是要赚取系统奖励的比特币,博取利润。

那么问题就来了,如何合理地分配记账权让矿工持续地参与记账呢?

这里就涉及到了比特币共识机制的问题。比特币通过共识机制来维持系统稳定运作。中本聪设计比特币时,采用了Pow机制,矿工通过算力公平竞争,争夺比特币网络的记账权。

Pow(Proof-of-Work),俗称工作量证明机制。简单来说,就是一份用来确认你做过一定量工作的证明,它就像你的大学毕业证,证明了你确实有四年大学的学习经历。工作量证明机制,就是用工作量结果来证明贡献大小,再根据贡献大小确定记账权和奖励。

这个证明过程,是依赖计算机进行数学运算进行的。可以理解为:大家都去解答同一个题目,谁先算出来,谁就负责记账,并得到相应报酬,这个报酬就是网络产生的数字货币。比如,在比特币网络系统里,谁先解题解出来,就能先得到比特币作为奖励。

Pow的优点是,完全去中心化,公平公正,不需要中心化的管理机构,用户(即节点)之间实现了公平竞争,谁先解出题目,谁就获得相应收益。

但Pow也有不可忽视的缺点:浪费能源。大家一起算题目,都要耗费算力,而最终有效的只有一个用户所做的功,其他人做的都是无用功。而计算机是靠电力来带动的,大家一起用计算机算题,其实也耗费了大量电力资源。比如,比特币就是采用POW共识机制,每年需要消耗价值几十亿美元的电力,因此一直遭人诟病。

为什么选择Pow共识机制?

有奖励矿工才有动力,但奖励分配公平才能让矿工有持续的动力。比特币的POW机制,证明工作量的是算力。每一道题,只能靠矿机计算,谁算得越快,谁就越有可能获得奖励(付出越多回报越大,即确定性)。但算得快,算得多不代表算得准(随机性),因此付出算力的矿工都有机会获得奖励。

整体而言,付出就有收获,付出越大收获越大。所以,比特币的Pow机制分配奖励让矿工感觉公平,矿工愿意持续挖矿。比特币系统也为此公平合理地分配了系统的记账权,将记账权给了认真工作的矿工手上。这保证了整个比特币网络在过去的将十多年的时间里,平稳运行(比特币白皮书发布于2008年,但最早的比特币是2009年1月份由中本聪挖出)。

比特币网络距今也运行了十几年,现在仍在稳定运行,这说明Pow机制是有效的。但这并不意味着Pow机制是完美的。虽然比特币算力越来越集中化,能源消耗虽然占比不大,但也在逐年上升,这在未来将会成为一个隐患。

作者:AITD粉丝团;来自链得得内容开放平台“得得号”,本文仅代表作者观点,不代表链得得官方立场凡“得得号”文章,原创性和内容的真实性由投稿人保证,如果稿件因抄袭、作假等行为导致的法律后果,由投稿人本人负责得得号平台发布文章,如有侵权、违规及其他不当言论内容,请广大读者监督,一经证实,平台会立即下线。如遇文章内容问题,请发送至邮箱:linggeqi@chaindd.com

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