什么是POW共识机制? – CoinEx – ChainNode 链节点

由于加密货币多数采用去中心化的区块链设计,节点是各处分散且平行的,所以必须设计一套制度,来维护系统的运作顺序与公平性,统一区块链的版本,并奖励提供资源维护区块链的使用者,以及惩罚恶意的危害者。

这样的制度,必须依赖某种方式来证明,谁取得了一个区块链的打包权(或称记帐权),就可以获取打包这一个区块的奖励;又或者是谁意图进行危害,就会获得一定的惩罚,这就是共识机制。

共识机制在区块链行业中极其重要,只有运行规则清晰明了,才能被接入更多的行业进行落地应用。目前,区块链共识机制主要有四种,分别是PoW(工作量证明)、PoS(权益证明)、DPoS(代理权益证明)和PoC(容量证明),这一期主要给大家介绍的是PoW(工作量证明)。

——《如何玩转CoinEx》区块链科普栏目

概念

POW,全称Proof of Work,即工作量证明。

PoW共识机制由算力决定记账权,谁持有的总算力越多,谁的记账权就越大。区块链网络中遍布着非常多的节点,节点需要消耗自身算力进行繁琐的哈希计算,以找到期望的随机值,这个过程也被称作“挖矿”,而进行计算的节点则被称作矿工。

简单来说,PoW的整个运行机制类似于社会主义的按劳分配,谁干的活越多,谁得到的奖励也越多。

起源

PoW机制最早应用于Adam Back于1996年提出的Hashcash(哈希现金)中,那个时候主要用来解决滥发垃圾邮件的问题,系统要求发送者每发一封邮件都要做一定的工作量证明,从而提高发送垃圾邮件的成本,后来该项技术被中本聪改造为以挖矿形式实现区块链一致性的共识机制。

原理

在比特币网络中,节点通过相互竞争的方式来获取打包区块的权力,而竞争的过程中则需要其以最快的速度计算出符合要求的哈希值。每过十分钟,网络就会进行一轮算力比赛,参与比赛的节点需要通过自身算力寻找一个正确的随机值,谁先找到这个随机值,且通知全网并获取其他节点的一致认可,谁就能得到该区块的记账权,从而打包该区块并获得一定的区块奖励。

在整个过程中,矿工贡献的算力也就是所谓的“工作量”。总的来说,谁算得越快,谁就能获得新区块的打包权,而谁贡献的算力越多,获得打包权的概率也就越大。

优势

PoW机制最大的一个优势就是安全性高,若某一节点想要在网络中搞破坏,必须要掌握全网51%以上的算力,作恶成本极高,与此同时,整个网络的算力也在不断增大,攻击难度也就更高了。

其次是,PoW机制算法较为简单,每个人都可以自由加入网络成为节点,从而竞争新区块的打包权,去中心化程度高。

劣势

为了确保交易安全,网络中的一笔交易需要6个区块的确认才能得到全网的确认,按照比特币平均每10分钟打包一笔交易,那确认延迟时间大概为1个小时,区块达成共识所需的时间太长。

另一方面,这种共识机制保护下的区块链系统对算力及网络环境要求高,电力消耗极大,也造成了能源的大量浪费。