比特币工作量证明，“法外之地”的法——BB财经

PoW是区块链技术中基本的、常见的一种共识机制。加密币中的挖矿，其实就是运用工作量证明来进行的。

一、PoW的起源

工作量证明最早是一个经济学名词，指系统为达到某一目标而设置的衡量机制。通俗来说，就是当你完成一定量的工作后，确认这一工作量的证明。因为监测整个工作的过程是非常的耗时的，而只通过检验工作结果来确认工作量，显然效率要更高。

工作量证明系统，是一种应对拒绝服务攻击和其他服务滥用的经济对策。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。这个概念由CynthiaDwork和MoniNaor1993年在学术论文中首次提出。

在1999年，MarkusJakobssonandAriJuels两人将pow概念引入计算机体系，工作量证明这个名词，在两人的文章中被真正提出。起初，PoW被用于抵挡拒绝服务攻击和网络爬虫，后来在反垃圾邮件中被广泛使用。

北京首例比特币挖矿合同案宣判：合同被认定无效:12月15日，北京朝阳法院公开开庭审理并宣判了一起因比特币挖矿迟迟未见收益而引发的服务合同纠纷。法院一审认定合同无效，判决驳回原告要求支付巨额比特币收益的诉讼请求。据悉，该案系北京法院首例认定比特币挖矿合同无效案。

案件宣判后，朝阳法院向四川省发展和改革委员会发送司法建议，反馈案件中涉及的虚拟货币“挖矿”活动线索，建议有关部门进行清理整治。（北京日报）[2021/12/15 7:40:57]

反垃圾邮件系统哈希现金，其设计理念是一个正常用户写一封邮件是需要一定的时间，而发送垃圾邮件者是无法接受这个等待的时间，PoW系统使垃圾邮件发送者需要更多的时间来发送邮件，增大他们的成本，起到抵挡攻击的作用。

PoW共识机制是基于哈希函数本身复杂的运算，通过给定的初始值和简单的值递增规律，利用其碰撞原理，找到特定的碰值，可以通过对碰值的调节，实现对于工作量的调节。

动态 | Bittrex因一起SIM卡交换攻击被起诉，犯罪分子盗取受害者100枚比特币:加密交易所Bittrex正因一起SIM卡交换攻击而被起诉，该攻击使犯罪分子获得100枚比特币，目前价值近100万美元。西雅图天使投资者Gregg Bennett向美国华盛顿州国王县高级法院提起诉讼，指控Bittrex违反了自己公布的安全协议，忽视了行业标准，失去了阻止这起高风险盗窃的机会。他还声称，当2019年4月15日的黑客攻击正在进行中时，Bittrex没有采取行动，在接到他的直接通知后也没有做出足够迅速的反应。（CoinDesk）[2019/11/4]

工作量证明二、哈希函数

哈希函数即散列函数，输入一个x，会得出相应的输出H。其中，这里的x可以是任意长度的字符串，而输出的H却具有固定长度，哈希函数正是将任意长度的数据映射到有限长度的域上。在计算过程上，虽然复杂，但非常高效。

声音 | Blockstream CEO亚当·巴克：比特币ETF可能会破坏比特币的核心价值和采用:近日，Blockstream首席执行官亚当·巴克(Adam Back)在推特上表示，比特币既需要是稳健的货币，也需要是数字货币。比特币ETF可能会使比特币的核心价值和采用面临被破坏的风险。他表示，相信比特币在不久的将来会经历飞速增长。[2018/11/25]

比特币这种加密系统使用的哈希函数，还需要同时具备免碰撞、匿名性、防篡改等特点。

免碰撞指的是：如果输入的x≠y，绝不会出现H=H的情况，即输入两个不同的数据块，其哈希值一般来说也不会相同。理论上相同的可能性并非绝对没有，但概率极小。所以，对于一个给定的数据块，要找到与它哈希值相同的数据块极难。

哈希函数的隐匿性是指，对于一个给定的输出结果H(x)，想要逆推出输入的x，在计算上是不可能的。

分析师：比特币未来24小时将在8400美元浮动:据Coindesk分析师分析，今日比特币价格从7873美元迅速回弹至8160美元，形成了7800美元的支撑位，这表明市场需求旺盛。从比特币4小时图中可以看出，50日均线和200日均线出现了交叉，同时比特币突破了下行趋势线，由此推测比特币可能会打破看跌格局。如果比特币每日收盘价低于上扬的10日均线，方能确定比特币6425美元低点的反弹结束。分析师预测，比特币未来24小时内将在8400美元附近浮动，高于此水平的收盘价将标志着比特币长期看涨趋势的开始。但仍需注意比特币如果无法捍卫7870美元的支撑位将可能会回撤至7510美元。[2018/4/18]

而对于数据块的任何一处小小的改动，哈希值随之产生的变动都会非常明显，这一点构成了哈希函数的防篡改特点。

同时，在这一函数中，穷举法是能够使得哈希值H落在特定范围的最好方法。在比特币的区块链上，使用哈希穷举实现工作量证明能够拥有随机和易验证两种特性，这两种特性将于后文中提到。

工作量证明三、工作量证明的原理

在工作量证明系统中，客户端完成一定难度的工作，得出一个结果，验证者只需通过验证这个结果就能检验客户端是否做了相应的工作。这种方案的一个核心特征是不对称性：工作对于请求方是适中的，对于验证方则是易于验证的。其工作流程如下：

对于任意一串字符，给出了一定的工作量要求，对这串字符进行变更，使其得到具有特定规律的一个结果，若得到这个结果，则验证通过。为了达到这个目标，需要不断地对这串字符进行哈希计算，直到计算量达到一定次数时，才能得到要求的变更后的数列。

在计算之前，根据工作量要求可以得出预期的计算次数，这个预期的次数和实际不一定完全吻合，但会大体接近，如果重复多次，会发现这确实是一个符合统计学规律的概率事件。而

这里提到的预期计算次数，其实就是要求的工作量。

以上是工作量证明的基本原理，比特币系统中的工作量证明机制与其类似，但更为复杂。

工作量证明四、比特币的工作量证明

在工作量证明的区块链中，系统会根据算力大小来选取打包的节点，对于节点来说，单纯的打包和数据上传非常简单，不过，系统需要选取一个特定的节点来处理某件事，为了避免众多节点对同一件事打包而引起不必要的分叉，比特币通过前文中提到的哈希穷举，增加打包难度，以延长打包时间。

简言之，就是每个节点都需要在10分钟内找到一个随机数，并保证这个随机数加上上文所说的哈希运算，能够满足一定的规律。为了找到这个随机数，只能通过不断尝试新的随机数，不断的运算。而随着运算量的增大，目标范围也会不断缩小。

哈希穷举的随机性和易验证性在这里体现了出来。首先，即使知道了这个随机数的范围，也只能通过大量计算去得到；然后，如果有人找到了随机数，那么其他节点能够很容易地检验这个结果的正确性。

如果算力增强，就需要修改难度以增加计算次数，比特币中就有修改难度的规则。所以，想要找到这样一个随机数，计算量要远远大于预期的工作量。

为了鼓励节点不断地对数据和信息进行打包，比特币的区块链网络设置了奖励，即支付给打包节点的奖励和交易费。

打包奖励是指创建区块的节点会获得一定数量的比特币作为奖励，奖励的数量随着比特币区块的生成而减少。

交易费即使用比特币转账时支付给记账节点的费用，这是支持节点工作、维护区块链自动运转的重要因素。

这两种打包奖励都是通过工作量证明来进行，在比特币中也就是为人所熟知的挖矿行为。而衍生而来的矿机，在一开始其实是个人计算机这样的运算设备，随着算力的提高，难度的增大，专业矿机诞生。自始至终，算力的竞争从未结束，而难度和算力也在不断进行博弈。

工作量证明的优点是足够安全、公平和去中心化，其免碰撞、匿名性与不可篡改的特点奠定了比特币区块链技术的核心；但它的缺点也很明显，耗时长效率低，算力提高的同时耗费了电力，除了挖矿，这些强大的算力难以转化成其他资源。

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