为什么比特币使用工作量证明 (POW) 来生成区块？

一、比特币的起源

比特币是化名中本聪在 2008 年提出的一种数字货币。目前一个比特币的价格约为 10,000 美元（2018 年 2 月 27 日），比特币的总市值约为 1750 亿美元。 （“朋克”提醒朋友，比特币的最小单位是0.00000001，所以不要以为一定要一个一个买比特币）。

二、如何理解数字货币？

简单来说，数字货币是一种既不需要纸币也不需要金银铜的货币。所有货币都以数字形式在线存储。这乍一看似乎很难理解，但仔细想想，现在有多少人在定期使用纸币？相信大部分小伙伴小额使用支付宝和微信，大额使用银行转账。所以从某种意义上说，每个人的银行存款只是一串数字。

那么比特币（和区块链中的其他数字货币）和这种数字银行存款最大的区别是什么？

银行系统是一个中心化的机构，拥有一个中心化的分类账，它控制着所有的交易和记录。比特币是一种没有中心化机构的支付系统。那么你可能会想，这种情况下，谁来记账，谁来保证交易的正确性呢？

三、分布式账本

如果没有中心化账本怎么办？

这个问题很容易解决。如果没有中心化的组织来记账，那么每个人都会一起记账。大家一起记账，用去中心化的账本代替中心化的账本，由于账本是公开的，每个人都可以记录和验证，所以账本的可靠性得到了保证。这就是分布式记账的概念。

四、早期分布式账本面临的问题

谁来领导这个系统的记账（交易的记录和确认）？这个问题实际上困扰了分布式账本的发展多年。按照民主的概念，大家的第一反应似乎是，有什么问题？可以轮流（或随机）记账。如果会计有差异，少数服从多数不是更好吗？无论如何，账本都是公开透明的。

乍一看，似乎是这样。但是，网上有句名言“隔着电脑没人知道你是狗”，参与区块链记账的是电脑（节点）。分布式记账可以实现节点之间的平等，但不能实现所有人的平等。因为一个人可以制作几乎无限数量的节点。按照轮流账的原则，坏人太容易把账搞砸了。

例如，假设有 10 个人，其中 9 个好人，1 个坏人。 9个好人各有1个节点，1个坏人偷偷注册10个节点（因为这是在网上，注册一个节点的成本大约等于0），所以一共是19个节点。如果你按照最简单的轮流（或随机）记账，坏人有超过50%的概率获得记账权，如果剩下的9个好人节点对记账有疑问，因为坏人控制了10个节点，超过节点总数的一半，那么他可以强行记录有问题的账户，让其他人不得不接受该账户。

每个人都应该明白这一点，因为在互联网上创建节点的成本几乎为零。 ，所以坏人（攻击者）可以以几乎零成本创建大量节点，并且可以拥有整个系统的话语权（这也就是俗称的“女巫攻击”）。

如果使用轮换（或者说核心问题是：创建节点的成本近似为零→赢得大量记账权的成本近似为零→攻击系统的成本近似为零。非常容易产生攻击！！！

这个问题多年来一直困扰着分布式账本的发展......

...直到中本聪出生！

五、工作量证明（挖矿）

中本聪的想法很简单，就是记账不能以轮换（或随机）的方式进行，而是每个节点必须做一定的工作才能赢得记账权，也就是所谓的Proof of工作（简称 PoW）。这样一来，攻击整个系统的成本就会从基本的零成本变成非常高的成本（因为需要做一定的工作）。

比如比特币的机制会不断地向所有节点发布数学问题（SHA256加密），而整个数学问题的唯一解决方案就是举例，每当一个节点找到正确的解决方案，记账权将获胜。同时，系统会产生下一个新问题。当一个新的节点解决了新的问题时，记账权就会从之前的改变。该节点被转移到一个新节点。

整个过程会不断重复，每一个新的节点都会开始记录一个新的账本，也就是比特币区块、账本和账本之间的联系，也是区块和区块之间的联系，一个区块链就形成了。 （比特币的机制会自动调整解决问题的难度，从而保证出块和出块。间隔10分钟左右，就是比特币出块的速度。）整个过程，主要看算力正确的解决方案。这样，要攻击这个系统，就需要非常强的算力（一般认为需要整个系统51%以上的算力），所以比特币系统的安全性非常高。

并且为了鼓励广大的记账，一方面，如果你赢得了一个拥有预定权的节点，你可以获得一定数量的比特币的一次性奖励，同时，您可以获得记账的交易费用。这也称为挖矿。

这也是采用POW工作机制的原因，主要是为了避免恶意攻击，保证账本的安全。

POW确实存在很多问题，比如功耗等第一枚比特币怎么产生，但它是目前最长、最安全、最去中心化的共识机制。

其他主流共识机制虽然可以解决功耗问题，但或多或​​少也存在其他问题：

pos，主要问题是恶意攻击没有成本，还有马太效应（币越多的人，获得记账权的概率越高，会导致币越多）。 dpos、dbft等选举共识的主要问题是不是去中心化的，而是弱中心化的机制。 ，并且随着时间的推移第一枚比特币怎么产生，币将越来越集中在记账节点的手中。瑞波共识等，主要是因为安全问题和去中心化不足。

每一种共识机制其实都是一种权衡。去中心化、安全、效率最多只能选择。这取决于选择。