《比特幣白皮書(shū)》

?作者：中本聰丨版源：巴比特譯本

?B-0015

章節(jié)4 工作量證明（Proof-of-Work）

這一章對(duì)于我個(gè)人而言，我認(rèn)為是最具有區(qū)塊鏈精神的，即機(jī)制制衡，誠(chéng)實(shí)多數(shù)。而且也堪稱是讓人蕩氣回腸（沒(méi)錯(cuò)，真的是這個(gè)詞可堪形容）。

之前看到很多類似的科普文章把工作量證明（Proof-of-Work）介紹為算數(shù)學(xué)題，一人一套五三，誰(shuí)做得快誰(shuí)記賬，記完大家同步后再開(kāi)始下一輪。這個(gè)說(shuō)法大意上是很領(lǐng)會(huì)了工作量證明（Proof-of-Work—以下簡(jiǎn)稱POW）的真諦。

我們先來(lái)看，為什么要有這個(gè)叫做工作量證明（Proof-of-Work）的機(jī)制的存在呢？區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲淖詈诵臋?quán)力——記賬權(quán)，在中本聰?shù)脑O(shè)想中也是最公平化的，它不被任何個(gè)體和組織所完全掌控，記賬權(quán)可以被任何人所獲取，當(dāng)然所掌握算力越多，則獲取到這個(gè)權(quán)力的幾率就越大。一臺(tái)S9和一臺(tái)PC，后者可能計(jì)算幾百天才相當(dāng)于前者一小時(shí)的數(shù)據(jù)，但即使我們使用個(gè)人電腦SOLO挖礦，也完全是存在幾率可以獲得記賬權(quán)的，當(dāng)然這種概率小到忽略不計(jì)。隨機(jī)記賬權(quán)的存在，使其獲得（記賬同時(shí)獲得新BTC的鑄造權(quán)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是獲得BTC報(bào)酬）被大家所競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)者的不斷增加，會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)總算力不斷提升，則任何個(gè)體或組織發(fā)動(dòng)51%攻擊的可能性就在不斷的減小，其發(fā)動(dòng)成本也會(huì)不斷增加，時(shí)至今日，我們可以比較樂(lè)觀的說(shuō)51%在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)發(fā)生的概率在不斷的減小直至可忽略不計(jì)（《現(xiàn)在干不掉，以后也沒(méi)機(jī)會(huì)》）。

POW的存在，首先為貨幣的分發(fā)鑄造設(shè)立了一種較為公平的模式和基本門(mén)檻，在記賬權(quán)爭(zhēng)奪過(guò)程中（挖礦）消耗的能量也可以被認(rèn)為是為BTC的鑄造加入了一定的成本（賦予基本價(jià)值，稀缺性）；為共識(shí)機(jī)制提供一定的門(mén)檻和群體裁決機(jī)制；為網(wǎng)絡(luò)（區(qū)塊鏈）信息的保存?zhèn)鞑ズ统掷m(xù)提供了隨著時(shí)間推移不斷增強(qiáng)的安全保障（因?yàn)閰^(qū)塊頭和鏈接機(jī)制的存在，如果我們要修改BTC的創(chuàng)世塊或其他已經(jīng)被廣播過(guò)的塊，并使其得到所有人的認(rèn)可，即使在所有人都會(huì)接受修改后數(shù)據(jù)的情況下，也必須獨(dú)立完成從創(chuàng)世塊開(kāi)始的所有工作量，并打包廣播，最后搶在最長(zhǎng)的鏈之前完成最新的塊，這種機(jī)制保證了完成越久的塊越安全。且隨著時(shí)間推移，修改或發(fā)布虛假信息的可能性在不斷的減小直至其可能性忽略不計(jì)。關(guān)于這一點(diǎn)，白皮書(shū)提到了“我們將在后文證明，設(shè)想一個(gè)較慢的攻擊者試圖趕上隨后的區(qū)塊，那么其成功概率將呈指數(shù)化遞減。”）。

當(dāng)然POW提供的工作量并不是類似一加一或者幾成幾的數(shù)學(xué)運(yùn)算，這對(duì)于運(yùn)算的門(mén)檻過(guò)于簡(jiǎn)單且難以量化增減難度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)并以此保證網(wǎng)絡(luò)安全。

所以實(shí)際上的題目是這樣什的：

在進(jìn)行隨機(jī)散列運(yùn)算時(shí)，工作量證明機(jī)制引入了對(duì)某一個(gè)特定值的掃描工作，如在SHA-256下，隨機(jī)散列值以一個(gè)或多個(gè)0 開(kāi)始。那么隨著0 的數(shù)目的上升, 找到這個(gè)解所需要的工作量將呈指數(shù)增長(zhǎng)，但是檢驗(yàn)結(jié)果僅需要一次隨機(jī)散列運(yùn)算。我們?cè)趨^(qū)塊中補(bǔ)增一個(gè)隨機(jī)數(shù)(Nonce)，這個(gè)隨機(jī)數(shù)要使得該給定區(qū)塊的隨機(jī)散列值出現(xiàn)了所需的那么多個(gè)0。我們通過(guò)反復(fù)嘗試來(lái)找到這個(gè)隨機(jī)數(shù)，找到為止。這樣我們就構(gòu)建了一個(gè)工作量證明機(jī)制。

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礦機(jī)的出現(xiàn)其實(shí)并不是POW的設(shè)計(jì)本意，單個(gè)CPU的solo模式，才應(yīng)該最符合POW的理念，但任何規(guī)則的設(shè)立都存在其漏洞，固定原則就必然存在被利用的缺陷，因此人們?cè)趩蝹€(gè)CPU的計(jì)算能力難以獲得高效挖礦后，就逐漸開(kāi)始走向礦機(jī)，即CPU集成（這一點(diǎn)中國(guó)人的“智慧”也發(fā)揮了貢獻(xiàn)，南瓜張、烤貓等人率先發(fā)布并推廣的CPU礦機(jī)開(kāi)啟了BTC算力的“軍備競(jìng)賽”，隨后出現(xiàn)的ASIC即專用集成芯片，礦機(jī)功效比不斷飆升）礦機(jī)的出現(xiàn)造成了算力的集中和壟斷，已經(jīng)被傳統(tǒng)輿論所詬病的“資源浪費(fèi)”，但也同時(shí)大幅提升了BTC網(wǎng)絡(luò)的生存能力，建立了愈加堅(jiān)固的安全壁壘，孰是孰非，怕是中本聰也難以分辨吧。

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