什么是工作量证明机制？ 它是如何工作的？

什么是工作证明？

1993年，工作量证明的概念出现并发展，即：为了防止分布式拒绝服务攻击和其他服务的滥用，如垃圾邮件工作量证明机制随着比特币，要求用户做一些工作，这个过程通常意味着要求计算机处理时间。 2009 年，比特币引入了一种新颖的方法：使用工作量证明作为共识算法来验证交易并将新区块广播到区块链。 它现在已作为广泛使用的共识算法扩展到许多加密货币。

工作量证明机制（POW）并不难理解。 我们在很多情况下使用 POW，但我们不知道。 无论是中心化还是去中心化，我们都可以将任何概率事件的累积视为工作量证明。

一个人拥有的某些技能，例如说外语、乐器或运动技能，通常也是工作的证明。 不需要检查4级和6级证书。 如果一个人能流利地说一门外语或演奏某种乐器，那么他一定在这些技能上付出了足够的努力，而这个工作量与技能的熟练程度呈正相关。

最早的工作量证明用于电子邮件系统。 有一个叫hashcash的软件，是专门用来防止垃圾邮件的。

很多发垃圾邮件的人从网上抓取了大量的邮件，然后群发广告，通常是色情网站的广告。 色情网站注册是要收费的，所以一年可以赚很多钱。 这是因为发送垃圾邮件的成本太低，收益却很高。 一台计算机可以在一个晚上发送数百万封垃圾邮件。

那么Hashcash是如何解决这个问题的呢？

它规定在发送电子邮件之前必须做一些工作，先工作，再发送电子邮件。 矿工要想获得记账权，必须先做工作，计算一次哈希碰撞。 那么接下来我们就来说说哈希算法。

什么是哈希算法？

该算法原理并不复杂，在加密领域应用广泛。 在区块链世界中，哈希算法被广泛使用。

哈希算法是将任意长度的输入通过哈希变换为固定长度的输出，输出就是哈希值。 这种转换是一个压缩映射，即哈希值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会哈希到同一个输出，因此无法从哈希中确定唯一的输入值价值。

举个例子来理解我们要搜索一张图片。 在没有人工标注的情况下，在庞大的图库中搜索图片是一个极其庞大和困难的工作量。 但是，如果我们使用哈希算法，就可以得到一系列的哈希函数，通过这些函数工作量证明机制随着比特币，可以将每张图片转换成一串0~1的代码。

神奇的是，代码串相似的图片对应的语义也相似。 这就是简单哈希算法在生活中的简单应用。

怎么运行的

简单来说，网络中的矿工相互竞争以解决复杂的计算难题。 这些谜题很难解决，但答案很容易验证是正确的。 一旦矿工找到了（一个区块的）谜题的解决方案，他们就可以将该区块广播到网络，然后所有其他矿工将验证答案是否正确。

让我们举个例子：

比特币是一个基于区块链的系统，由一组分散的节点维护。 其中一些节点称为矿工，负责向区块链添加新区块。 为此，矿工尝试猜测一个随机数 (nonce)。 当这个数字与区块中包含的数据结合并代入哈希函数计算时，结果必须满足给定的条件，例如计算结果以四个零开头。 当找到符合条件的结果时，其他节点将验证结果的有效性，矿工节点将获得区块奖励。

因此，如果没有找到有效的 nonce 解决方案，则不可能将新块添加到主链，而有效的 nonce 解决方案又会为特定块生成解决方案（称为块哈希）。 每个经过验证的区块都包含一个区块哈希值，代表矿工所做的工作，这就是为什么这种方法被称为工作量证明。

工作量证明有助于保护网络免受各种不同的攻击。 一次成功的攻击是非常低效的，因为它需要大量的计算能力和时间来执行计算，而这样做的成本将大于攻击网络的潜在回报。

工作量证明的一个问题是挖矿需要消耗大量电力的昂贵计算机硬件。 这些复杂的算法保证了网络的安全，但是脱离了网络，这些计算过程和结果就没有意义了。

虽然工作量证明可能不是最有效的解决方案，但它仍然是在区块链网络中达成共识的最流行方法之一。 虽然已经有很多替代方案试图解决这个问题，但只有时间才能证明工作量证明的继任者是谁。

就像挖金子一样，挖的时间越长，设备越先进，工作量就越大，挖到的金子也就越多。 虽然短期内可能会有运气因素，但长期来看还是公平的。 谁拥有最高的计算能力，谁就会开采更多的硬币。 所以今天我想给大家讲讲工作量证明。