币小宝区块链公开课09|POW共识机制简介

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（ProofofWork）。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。

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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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