挖礦 BB 班

前言

比特幣的挖礦（記帳）機制

1850年代，美國加利福尼亞發現大量黃金，為了爭奪黃金，工人們紛紛湧到當地成為淘金者，希望能夠一夜致富。挖礦淘金需要付出大量時間和勞力，和比特幣區塊鏈的記帳過程相當類似。

在比特幣區塊鏈的世界中，全部交易都會記錄在區塊 (Block) 上 ，這些區塊環環相扣，成為區塊鏈 (Blockchain)。所謂區塊鏈，其實就是比特幣的帳簿，它們共同存在於所有記帳員架設的伺服器中。由於任何人只要投資設備都可以成為記帳員，為防止記帳機制被濫用，記帳員們要記帳就必須先破解一條複雜數學題。

要破解這條數學題並不容易，即使由專業計算機代勞，也只能透過不斷嘗試去找出正確答案，過程中無可避免消耗大量時間和電力，和傳統挖礦所付出的時間和勞力成本類同。每當有記帳員成功解題，同時又得到其他記帳員確認答案，大家都有共識時，就會得到在新增區塊上記帳的權利（所以「挖礦機制」有時又叫「共識機制」）。最後只要記帳員將區塊上鏈，「挖礦」就大功告成，只是不同於以往，記帳員得到的不是黃金而是比特幣。

在理解整個記帳過程後，就不難明白當年中本聰發表比特幣時何以會用「挖礦」比喻「記帳過程」，始終「挖礦」對大部入人而言都更平易近人，具體一些。

挖礦機制 2.0

Proof of Work (PoW)

比特幣使用的挖礦機制又名「工作量證明」(Proof of Work，簡稱 PoW)。PoW 是一種防止資源被濫用的策略，泛指用家需要付出相當時間及能源去進行複雜運算，並以此作為成本從而確保資源用得其所。

由於 PoW 以消耗資源作為手段，不難想像礦工之間的競爭會慢慢演變成一場「資源競賽」：大家為了「挖」得更多更快，於是追求更好的設備，繼而消耗更多能源。為了保持競爭力，這場競爭將永無止境，形成惡性循環。為了減少資源消耗，後來又發明出另一種名為「權益証明」(Proof of Stake，簡稱 PoS）的挖礦機制。

Proof of Stake (PoS)

在之前的 PoW 機制中，礦工消耗資源以換取計算能力，再通過破解數學題取得記帳權利以及密碼貨幣作為報酬。在新的 PoS 機制中，礦工付出的不再是算力而是「真金白銀」，每位礦工都必須抵押自己持有的密碼貨幣，抵押量愈多就愈有機會被系統選中獲得記帳的權利。影響獲得記帳權機率的因素一般有以下三個：

1. 貨幣抵押量的多寡，量愈多機率愈大
2. 抵押時間的長短，時間愈長機率愈大
3. 距離上次獲得記帳權的時間長短，時間愈長機率愈大

區塊鏈的 PoS 機制是針對 PoW 所產生的能源消耗、交易速度緩慢等問題而提出的新方案，由於整個過程中無需用到強大的運算設備，單以抵押量的多寡，時間的長短等因素去選出記帳人選，被選中的由此至終都沒使用算力去挖礦，所以在 PoS 機制下「礦工」又叫驗證者 (Validator)，又或者更直接了當地稱他們為節點 (Node)。

以太坊區塊鏈 (Ethereum) 早前就宣布將由 PoW 機制慢慢過渡到 PoS，預計今年九月左右完成過渡，屆時會以抵押以太幣的方式去選出驗證者，聲稱做法將提升能源使用效率約二千倍。

儘管 PoS 機制相對於 PoW 更環保，卻有富者愈富的問題，畢竟抵押量愈高就愈有機會得到獎勵。目前坊間依然不斷探討和嘗試不同做法，例如密碼貨幣 Decred 就使用混合了 PoW 和 PoS 的機制，希望兩者能夠互補不足。隨著時間推移，相信更完善的機制指日可待。

以上我雖然集中講解挖礦機制的原理，但無可否認的是了解密碼貨幣的確有一定門檻，要花不少時間。作為密碼貨幣平台的設計師，自問有責任對產品盡可能瞭如指掌，如數家珍，可是一刀切地要求其他隊友同樣必需如此，也許就太一廂情願，是種苛求。假若將來希望更進一步，令大眾明白，繼而體會到不一定需要倚賴傳統銀行託管個人資產，就更需要循序漸進，慢慢教育。

於是我決定由自己開始，先了解，後設計。

原文刊於：
Blog by ChakmanDesign