[加密貨幣教學]PoW工作量證明是什麼意思?

Leo里歐

2021 年 4 月 12 日

要持有加密貨幣，不外乎經由挖礦或是買賣而持有，今天我們不提買賣持有，而是挖礦持有，以目前市值最高最有名的比特幣而言，採用的是PoW(Proof of Work)機制挖儣，那到底什麼是PoW呢?

內容目錄

一切由分散式帳本(資料庫)說起

⌈區塊鏈⌋你可想像成為一本記帳本，⌈區塊⌋則想像成內頁的紀錄，⌈鏈⌋就是將內頁按順序的串接起來，這就是區塊鏈=記帳本的簡單概念，大家可以參考⌈區塊鏈? 去中心化? 分散式帳本? 到底是什麼關係？⌋。

所以，你與銀行之間的往來，都是仰賴著你的存款簿上的數字，來決定你在這家銀行有多少錢，在你相信銀行的前提之下，由銀行幫你記下你在銀行匯存多少款項，每一筆都清清楚楚記在帳本中，但銀行不是慈善機構，不可能幫你白白記帳，這樣就衍生手續費用及服務費的問題，而區塊鏈的⌈去中心化⌋，就是網路上每一個人都幫你做紀錄，這樣就會變成一個分散式帳本系統（DLT），而將銀行這個中心化腳色取代。

問題來了，之前我跟銀行來往式因為我與銀行有共識，我信任銀行，所以我才選擇在銀行交易及存匯，但把銀行的腳色拿掉去中心化後，變成所有人都幫我記帳做紀錄，我要怎麼信任別人不會騙我呢?所以就會衍生下個主題-共識機制。

共識機制（consensus）

當各體群聚在一起時，就會形成一個團體，但每個獨立各體都有獨立的想法，一旦發生意見不同的想法衝突時，會找尋一個方法或協議來達成彼此共識，解決紛爭，而這個共識機制，在區塊鏈中顯得特別重要，主要運用來維護分布式系統的安全性和完整性。

就目前活用於區塊鏈技術的共識機制有工作量證明 (PoW)、持有量證明(PoS)、PoW/PoS混和型與權益授權證明/投票權(DPoS)。

今天主要講講工作量證明 (PoW)。

工作量證明 (PoW)到底是什麼?

區塊鏈共識機制的終極目標就是爭奪每個區塊的⌈記帳擁有權⌋，而記帳是會有獎勵的，一開始由中本聰提出工作量證明(PoW)共識機制，保障區塊鏈份散式帳本的一致性與交易的最終性。

簡單來講，在比特弊區塊鏈上，每間隔10~15分鐘就會產生一個區塊加到最長的區塊鏈上，這個區塊包含了這段時間所有的交易信息，而區塊鏈會給予對應的獎勵，這一系列打包區塊上鏈並且得到獎勵的過程我們稱為⌈挖礦⌋(mining)，這個挖礦的過程所有參與記帳的節點我們稱它為礦工(miner)。

每 10~15 分鐘比特幣網路上所有礦工會開始互相競爭爭取記帳權，這個過程有點像是用電腦解數學題目，但答案是隨機的，也就是說人人有機會各個沒把握。

挖礦難度(Bitcoin Diffculty)

上圖節錄至⌈挖礦難度調整算法，談比特幣的進化之路⌋

這邊我就不賣弄什麼哈希(HASH)這種高深的密碼學了，這對想了解加密貨幣的你沒有太大的幫助，只要記得一件事，難度會根據產量及參與競爭的礦工作調節，最終還是回歸比特幣當初的設定，2140 年會產出最後一顆比特幣，總數量達到2100萬顆。

由於競爭越來越激烈，礦工為了得到獎勵，紛紛建立起礦池(Mining Pool)來增加獲得獎勵的機會，再計算的過程，會需要大量的電力而且會產生巨大的熱能，你能取得其中一樣資源你就能以更低的成本取得獎勵，但也一直讓人詬病POW機制是一個讓廢能源的共識機制，進而演變出其他類型的共識機制，譬如:POS、DPOS…

結論

PoW工作量共識機制為目前最主流的公鏈演算法機制，也經歷了市場考驗，其優點就是去中化的程度高且如果要破壞這套系統需要付出極高的代價(成本)，簡單來講就是，公平、公正、公開，但也不是都沒有缺點，就是過程非常不環保以及區塊時間拉得太長。