以太坊质押币 工作量证明 (PoW)

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以太坊网络最初采用称为工作量证明 (PoW) 的共识机制。 该机制允许以太坊网络的节点就以太坊区块链上记录的所有信息的状态达成共识，并防止某些具有经济影响的攻击。 然而，以太坊在 2022 年结束了工作量证明并转向权益证明。

工作证明现已弃用。 以太坊不再使用工作证明作为其共识机制的一部分。 它改用股权证明。 阅读更多关于权益证明和抵押的信息。

先决条件

为了更好地理解这个页面，建议提前阅读交易、区块和共识机制。

什么是工作证明 (POW)

Nakamoto Consensus 使用工作量证明，它一度允许去中心化的以太坊网络就账户余额和交易顺序等事项达成共识（即所有节点都同意）。 这种机制可以防止用户“双花”他们的硬币，同时确保攻击或操纵以太坊区块链极其困难。 这些安全功能现在由权益证明提供，它采用称为 Gasper 的共识机制。

工作证明和采矿

工作量证明是底层算法，它为矿工在工作量证明区块链上所做的工作设定了难度和规则。 挖矿本身就是“工作”。 挖矿是向区块链添加有效区块。 这很重要，因为链的长度有助于网络遵循区块链的正确分叉。 完成的“工作”越多，链越长，块数越高，网络就越确定是最新的。

更多关于挖矿

以太坊的工作量证明机制如何运作？

以太坊交易被处理成块。 在现已弃用的工作量证明以太坊中，每个区块包含：

这些块数据与工作证明直接相关。

工作机制证明

工作量证明协议 Ethash 要求矿工通过激烈的试错竞争为一个区块找到一个随机数。 只有具有有效随机数的块才能添加到区块链中。

当矿工竞相创建区块时，他们通过数学函数迭代来放置一个数据集，该数据集只能通过下载和运行整个区块链（矿工这样做）来获得。 该数据集用于生成低于由块难度确定的目标随机数的混合哈希。 最好的方法是反复试验。

难度决定了哈希的目标值。 目标值越小，有效哈希集就越小。 生成哈希后，其他矿工和客户很容易验证哈希。 即使更改了一笔交易，整个哈希也会完全不同，表明欺诈。

散列使​​欺诈更容易被发现。 此外，工作量证明作为一个过程，也有效地阻止了对区块链的攻击。

工作证明和安全

矿工被激励在以太坊主链上挖矿。 对于一小部分矿工来说以太坊质押币，他们没有动力开始自己的新链——因为这会破坏系统。 区块链依靠独特的状态来判断真伪。

工作量证明的目标是扩展链条。 最长的链是最值得信赖的有效链，因为生成它的计算工作最多。 在以太坊的工作量证明系统中，几乎不可能创建新区块来清除交易、创建虚假交易或维护第二条链。 那是因为恶意矿工总是需要比其他人更快地解决区块随机数。

为了始终如一地创建恶意但有效的区块，恶意矿工需要超过 51% 的网络挖矿能力才能击败其他人。 这种海量的“工作”需要大量昂贵的计算能力，消耗的能量甚至可能超过攻击的收益。

工作量证明的经济模型

工作量证明还负责向系统发行新货币并激励矿工从事这项工作。

此后，成功创建区块的矿工将获得两个新铸造的以太币和一部分交易费作为奖励。 叔块也将得到 1.75 ETH 的补偿。 叔块是由一个矿工创建的有效块，大约在同一时间另一个矿工创建了一个规范块。 要确定规范块，它最终取决于在第一个块之上构建的链。 叔块的出现通常是由于网络延迟。

最终性

当交易属于无法更改的区块时，交易在以太坊上是“最终的”。

由于矿工以分散的方式工作，因此可以同时开采两个有效区块。 这会创建一个临时分叉。 最后以太坊质押币，当后续区块被挖掘并添加到其中一条链以使其更长时，该链成为接受链。

但更复杂的是，在临时分叉上被拒绝的交易可能没有包含在接受的主链上。 这意味着块是可逆的。 因此，最终性是在您认为交易不可逆转之前必须等待的时间段。 在之前的工作量证明以太坊中，在特定区块 N 之后开采的区块越多，区块 N 内的交易就越确定是成功且不可逆的。 现在，基于权益证明机制，最终性是块的显式属性，而不是概率性的。

工作能耗证明

对工作证明提出的一个主要批评是保护网络所需的能源消耗。 为了保持安全和去中心化，采用工作量证明的以太坊每年消耗大量能源。 在以太坊过渡到权益证明之前的短时间内，以太坊矿工的总能源消耗约为 70 亿千瓦时/年（与捷克共和国大致相当——来自 digiconomist 2022 年 7 月 18 日的数据）。

优点和缺点

优势劣势

工作证明没有对错之分。 你不需要以太币开始，区块奖励让你从 0 ETH 获得正回报。 而在股权证明中，您需要以太币来启动赚取奖励的过程。

工作量证明消耗大量能源，对环境不利。

工作量证明是一种久经考验的共识机制，多年来一直保持比特币和以太坊的安全和去中心化。

想要挖矿，需要花费大量的初始资金购买专业设备。

工作量证明比股权证明更容易实施。

由于计算能力的增加，矿池可能会主导挖矿过程，从而导致中心化和安全风险。

与股权证明相比

在高层次上，权益证明和工作量证明具有相同的最终目标，即帮助去中心化网络安全地达成共识。 但它们在实现方式和身份方面有些不同：

更多关于股权证明