一、区块链什么是pow

区块链共识机制？

PoW：工作量证明(ProofofWork，简称PoW)，简单的解释就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。因为监测工作的整个过程通常是极为低效的，而通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量，则是一种非常高效的方式。比如现实生活中的毕业证、驾驶证等等，都是通过检验结果的方式所取得的证明。这就是说，你获得多少币，取决于你对挖矿贡献的有效工作。简单的理解，你电脑性能越好，你获得的收益就会越多，这就是根据你的工作量来执行币的分配。大部分的数字货币，比如比特币、莱特币等等，都是基于PoW模式的虚拟货币(算力越高、挖矿时间越长，你获得的币就越多)。

PoS：PoS是一种在公链中的共识算法，可作为PoW算法的一种替换。PoW是保证比特币、当前以太坊和许多其它区块链安全的一种机制，但是PoW算法在挖矿过程中因破坏环境和浪费电力而受到指责。PoS试图通过以一种不同的机制取代挖矿的概念，从而解决这些问题。

PoS机制可以被描述成一种虚拟挖矿。PoS主要依赖于区块链自身里的代币。在PoW中，一个用户可能拿1000美元来买计算机，加入网络来挖矿产生新区块，从而得到奖励。而在PoS中，用户可以拿1000美元购买等价值的代币，把这些代币当作押金放入PoS机制中，这样用户就有机会产生新块而得到奖励。在PoW中，如果用户花费2000美元购买硬件设备，当然会获得两倍算力来挖矿，从而获得两倍奖励。同样，在PoS机制中投入两倍的代币作为押金，就有两倍大的机会获得产生新区块的权利。

区块链中的工作量证明机制（POW）是什么？

比特币挖矿采用工作量证明机制，是什么意思呢？

工作量证明（ProofofWork,简称POW）是共识机制的一种，可简单理解为一份证明，证明你做过一定量的工作，即我通过查看工作结果就能知道你完成了指定量的工作。

比特币挖矿采用的就是工作量证明机制，比特币网络通过调节计算难度，保证每次竞争记账都需要全网矿工计算约10分钟，才能算出一个满足条件的结果。该结果即“区块头”里包含的随机数。

工作量证明是指，如果矿工找到了一个满足条件的结果，我们便可以认为全网矿工完成了指定难度系数的工作量。获得记账权的几率取决于矿工工作量占比全网的比例，如果占比30%，那么获得记账权的几率也是30%。所以提高工作量占比才能提高竞争力，才能获得更多新诞生的比特币！

什么是POW和POS，二者区别联系

POW：全称ProofofWork，工作量证明。

POS：全称ProofofStake，权益证明。

这两者都区块链的共识机制，是数字货币的记账方法。

区别是：

1、POW机制：工作量证明机制即对于工作量的证明，是生成要加入到区块链中的一笔新的交易信息(即新区块)时必须满足的要求。在基于工作量证明机制构建的区块链网络中，节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。

2、POS机制：权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。

扩展资料：

比特币（BitCoin）的概念最初由中本聪在2009年提出，根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。

与大多数货币不同，比特币不依靠特定货币机构发行，它依据特定算法，通过大量的计算产生，比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为，并使用密码学的设计来确保货币流通各个环节安全性。P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值。

参考资料：百度百科-共识机制

pow是什么意思

1最常见：

啪"的一声,"砰"的一声(是拟声词，没有实在意思)

2在苏格兰语里是“头”的意思。

3如果是缩写的话：

P=prisoneO=ofW=war连起来就是“战俘”

区块链共识机制之一：POW工作量证明机制

区块链可以理解为一个不可篡改的公共账本，所有参与者都能验证交易并进行记账，即为分布式账本。那到底由谁来记账？又如何保证账本的一致性、准确性呢？也就是区块链的共识机制是如何的？

区块链的共识机制就是解决由谁来记账（构造区块），以及如何维护区块链的一致性问题。目前区块链项目采用的共识机制有多种，如：POW工作量证明机制，POS权益证明机制，DPOS股份授权证明机制等等。本文说明POW工作量证明机制。

区块链的第一个成功应用比特币系统采用的POW工作量证明机制。即以比特币系统为例说明POW机制，首先比特币系统有一套激励机制让所有参与者竞争记账的权利，即谁拥有记账权谁将获取构造新区块的比特币奖励（目前奖励为12.5比特币），同时获取新区块内所有交易的手续费作为奖励。

参与者如何竞争记账权利呢？参与者通过自己的算力计算一道数学难题，谁先计算的结果，谁就拥有了记账的权利，也就可获得构造新区块的奖励。这道数学难题就是寻找一个随机数Nonce，使得对区块头的哈希计算的结果小于目标值，Nonce本身是区块头中的一个字段，所以通过不断的尝试Nonce的值，以满足区块头的哈希计算结果小于目标值。通过动态调整目标值，即可调整计算的Nonce值的难度。

关于哈希计算Nonce的过程通常类比为掷筛子游戏，基于参与游戏的筛子的个数通过调整掷得筛子的点数可调整游戏的难度。例如：100个人参与掷筛子，总共有100个筛子，要求掷得点数为100为赢，则100个人谁先掷得点数100即为胜利者，即拥有了记账权。如果发现大家掷出100点的时间太快，则可增加难度，要求掷得点数为80为赢。如果又有100个人参与游戏，则游戏中增加了筛子数，如：筛子数增加为200个，同样通过设置掷得点数来调整游戏的难度。

筛子类似于比特币网络的算力，掷得点数类似于比特币网络可动态调整的目标值。

区块链以最长的链条视为正确的链条，如果存在同时出现两个区块，会暂时并行记录两个区块，后续再生成的区块基于其中的某一个区块，将会形成的最长的链条作为一致性的链条，另外一个区块将会被丢弃，比特币是基于6个区块的确认，所以被丢弃的区块将不会获得比特币系统的奖励，也就是白白将竞争记账权的算力（电费）浪费了。基于工作量的激励，参与者必然尽最大能力构造正确的区块，也就是满足区块链的一致性。即全网的所有用户可以达成唯一的一致性的公共账本。

目前比特币系统全网算力已达到惊人的24.75EH/s，其中1E=1000P，1P=1000T，1T=1000G，1G=1000M，1M=1000K，1K=1000，H/s为每秒一次哈希计算（哈希碰撞），也就是每秒进行24.75E次哈希计算，且仍有持续的算力加入比特币系统。比特币记账权的竞争，提供算力的硬件从CPU，GPU，专业矿机，矿池。目前单机版的专业矿机已无法竞争到记账权，必须由多台矿机组合为矿池才能竞争到记账权。

二、PoW共识机制的原理

比特币的共识机制就是PoW共识，借鉴了HashCash的处理方法，下面就来说说比特币如何进行PoW共识的。

从区块头的结构中可以看到一个4 bytes的Nonce值，Nonce值的变动会影响整个区块头的哈希值，挖矿节点即是通过尝试不同的Nonce值（通常从0开始每次加1），寻找一个哈希值小于Difficulty Target指定的难度值。

PoW证明过程，这也就是俗称的挖矿过程，找到合适的哈希值。

这里不详细说明区块打包过程，区块通过一定的算法被生成，当然生成是需要一定的代价的。

区块头里的各个值并不是随机的，而是由固定的算法得出， Merkle根哈希值就是把交易打包变成一颗Merkle树，最后得出根的哈希值，难度值是根据算法不断调整，要维持出块速率是10分钟出一个块。

首先我们把所有交易打包生成Merkle树，计算Merkle根的哈希值，然后组装区块头，把区块头不断进行SHA256(SHA256(区块头))双重哈希操作，然后判断是否小于网络目标值，这里其实就是把它变成2进制，二进制前面有多少位是没有0的，因为有1的话，这个十进制的值肯定是很大的，就不会符合条件。如果大于这个目标值，说明前面的位数没有满足前多少位为0的条件哈希不成功，那么就改变随机数值，组成新的区块头，继续哈希。

这是就是是挖到矿了，其他节点验证的话也简单，只要做一次SHA256(SHA256(验证区块头))来判断。

比特币挖矿难度调整方式非常简单，难度目标调整即不断将256位的难度值减小，如277315号区块的难度值十六进制表示为：0x0000000000000003A30C00000000000000000000000000000000000000000000

这个数字在二进制表示下前60位均是0，如果要增加难度只需要减小这个值，随着难度值的减小，起始0的个数增多，可寻找的哈希值范围减小，挖矿难度就越大。

难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每2016个区块，所有节点都会按统一的公式自动调整难度。如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。

公式可以总结为：新难度值=旧难度值×（过去2016个区块花费时长/20160分钟）

优点

缺点

1：挖矿过程为什么要计算两次哈希值？

中本聪在设计比特币的挖矿算法的时候，考虑到SHA2-256算法存在被破解的可能，虽然在理论上并未出现对SHA2-256算法的攻击。为了减弱攻击的威胁，区块头数据要对SHA2-256算法运算两次。

2：如果所有节点都从0开始尝试Nonce值，那不就永远都是算力高的节点先计算出有效的结果，算力低的节点永远没希望挖矿成功？

区块头大部分信息都是一样的，但是Merkle Root对于每个节点必然是不同的，因为每个节点都会有自己的Coinbase交易，该交易中存在节点矿工的地址，此地址对于每个独立挖矿节点都是不同的，根据哈希函数的雪崩效应可知每个独立节点的Merkle Root必定有显著的区别。

3：如何解决拜占庭问题？

通过工作量证明就增加了发送信息的成本，降低节点发送消息速率，这样就以保证在一个时间只有一个节点在进行广播，同时在广播时会附上自己的签名。工作量证明其实相当于提高了做叛徒（发布虚假区块）的成本，只有第一个完成证明的节点才能广播区块，竞争难度非常大，需要很高的算力，如果不成功其算力就白白的耗费了，整个系统也因此而更稳定。

三、挖矿的核心机制:PoW与PoS详解

工作量证明机制（PoW）

比特币采用的PoW机制，是通过矿工使用计算机解决复杂的数学问题来获取奖励。这可以理解为一种竞赛，谁最先找到正确答案，谁就能将最近的交易打包成数据块，加入到整个交易记录链上。这种过程被称为“挖矿”，成功者不仅确认了交易，还能获得比特币作为奖励。

优点：PoW机制非常安全，因为要篡改已确认的信息需要巨大的计算力，几乎不可能实现。它确保了网络中每个人都能遵循规则，因为作弊成本高昂。

缺点：消耗大量电力，导致资源浪费或环境影响。可能引发资源集中问题，少数大矿池控制大部分挖矿能力。

权益证明机制（PoS）

权益证明机制通过持有区块链项目原生代币来获得验证交易和创建新区块的权利。持有更多货币的验证者有更大的机会被选中验证交易，创建新区块。

想象另一种游戏，这里不是看谁算得快，而是看谁手里的筹码多。在PoS系统中，创建下一个数据块的人通过押注更多货币作为“抵押”。押得越多的人，被选中的机会越大，类似于一个根据投入筹码数获得抽奖号码的抽奖。

以太坊采用PoS，从工作量证明过渡，降低了参与验证网络的门槛，让更多用户参与到网络中。

优点：更环保，不需要大量电力和昂贵设备。鼓励长期持有货币，增加被选为下一个区块创建者的机会。

缺点：可能导致财富不均，原本持有大量货币的人更容易获得创建区块的权利，从而赚取更多。在某些情况下，这种机制的安全性可能不如PoW。

结语

PoW类似于全力以赴的算力竞赛，而PoS则更像是基于信任和财富的抽奖游戏。两者各有优劣，适应不同场景和需求。随着技术发展，未来可能有更多新的共识机制出现，以解决现有问题，但目前这两种机制是最常见的。