在区块链技术的早期，比特币和以太坊等先驱项目均采用了工作量证明（PoW）共识机制，以确保区块链账本的一致性和交易的确定性。PoW，即Proof of Work，直译为“工作量证明”。

何谓工作量证明？

在网络环境中，节点通过工作量证明可以迅速验证彼此是否拥有记账资格。这如同我们学生时代所获得的毕业证书，四年如一日的勤奋学习，熬夜苦读，甚至凿壁借光，都是为了获得那张象征成就的毕业证书。面试官通过毕业证书来快速确认你的学术背景。在这个比喻中，毕业证书就相当于你的“工作量证明”。

以比特币为例介绍PoW

在比特币网络中，每10至15分钟，全球的矿工们会展开一场竞赛，他们运用庞大的计算能力来解决一道复杂的数学问题。这个问题产生一个随机数，可以设想问题的形式如下：

Hash｛（前一个区块的Hash值）,（当前区块的交易信息）,（随机数）｝＝当前区块的Hash值

矿工需要找到一串数字，代入上述公式，使得当前区块的Hash值以18个0开头，例如：

0000000000000000001583447dd74c13c09280a9218827244089adadaba8c8c9

解答过程没有明确的路径，矿工只能不断尝试随机数，通过试错的方式找到答案。

挖矿难度

首先找到答案的矿工将获得下一个区块的记账权，并作为奖励获得比特币。比特币网络每10至15分钟产生一个区块，但随着参与节点的增多和网络算力的提升，解答问题的速度会加快。因此，比特币协议每隔2016个区块就会调整一次挖矿难度，大约每两周调整一次。挖矿难度提升时，需要找到的当前区块Hash值前导0的数量也会增加，反之则减少。

算力低的矿机没机会得到记账权？

必须指出，挖矿过程就像掷一个20面的骰子，最先掷出小于2的数字的矿工就能获得记账权。换句话说，矿机的硬件运算能力虽然强大，也只能增加获得记账权的概率（类似于掷骰子的速度），算力较低的矿工并不意味着完全没有机会。

许多人担心，随着超级电脑的普及，工作量证明机制将失去作用。实际上，工作量证明中的数学难题非常复杂，获得记账权的概率就像抽奖一样，即便拥有超级电脑，也只能提高中奖的概率。这就像在湖中抛一枚硬币，让成千上万的人去寻找这枚硬币，即使是游泳高手，也不一定是最先找到的那位，但可以提高找到硬币的概率。

优点与缺点

PoW的优点在于其实现简单，节点可以自由加入，去中心化程度高。要破坏系统需要投入巨大的成本，安全性极高。然而，为了保证去中心化程度，区块的确认时间难以缩短。通过矿工的计算能力和硬件成本确保他们的动机良好，但挖矿过程中的巨大能源消耗使得这一机制在环保方面存在显著缺陷。

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