「比特币」什么是’工作量证明’?为什么比特币矿工为即将到来的’比特币减半’事件感到焦虑?

原创 聆听心跳  |  文章来源:币圈达人发布时间:2020-05-24 01:47  阅读 129 次 评论 0 条
众人帮 趣闲赚 牛帮
摘要:

工作量证明(PoW)是加密货币中使用的最常见的协商一致机制。它是比特币的DNA,也是最早的区块链。为了理解比特币矿工对即将到来的“比特币减半”事件的压力越来越大,让我们深入研究一下工作量证明是如何工作的。
工作量证明是一个概念,它的发明者、

工作量证明(PoW)是加密货币中使用的最常见的协商一致机制。它是比特币的DNA,也是最早的区块链。为了理解比特币矿工对即将到来的“比特币减半”事件的压力越来越大,让我们深入研究一下工作量证明是如何工作的。

工作量证明是一个概念,它的发明者、哈佛大学计算机科学教授Cynthia Dwork和以色列魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute for science)的Moni Naor于1993年在一篇论文中首次提出。尽管PoW最初被设计成一种对抗垃圾邮件和分布式拒绝服务(DDoS)攻击的机制,但迄今为止最著名和最受欢迎的应用是比特币。

比特币使用工作量证明作为矿工(节点)验证信息并在区块链上形成新区块的一种方法,以获取新的比特币。这种所谓的“矿工奖励”在每开采21万区块之后就会减少一半,大约每隔四年就会发生一次。下一次“比特币减半”事件预计将在5月份某个时候发生,届时12.5BTC的奖励将降至6.25BTC。因此,从现在开始的几周内,各地的比特币矿工将被迫更加努力地工作,以“证明他们的工作”,才能赚取与以前一样多的比特币。

为了充分了解世界各地的比特币矿商为他们的比特币付出了多少心血,现在让我们来仔细看看比特币是如何依靠工作量证明来验证交易、清除第三方和激励节点的。

如何验证交易?

工作量证明由32位数据表示,该数据用于验证存储在区块中的信息。这种32位的数据,通常被称为“nonce“(只使用一次的数字),它很容易验证,但生成它也很昂贵而且耗时。

在加密货币网络中,每个参与者都有一组密钥:一个私钥( sk )和一个公钥( pk ),用于生成和验证数字签名。参与者使用此签名来确认他们参与交易。

与我们的手写签名不同,数字签名在每个实例中都有所不同,并由哈希表示。预期的签名是由组成交易的信息决定的。(所以不必担心别人伪造或复制你的数字签名!)

数字签名是使用您的私人密钥生成的,只有您(所有者)有权访问该私钥。公钥可以被其他人用来确认数字签名确实是由与公钥相关联的私钥生成的。

移清除第三方

既然PoW的认证系统已经消除了伪造的威胁,那么出现了另一个问题: “我们怎么能相信每个参与者都能传播有效的信息?“在传统的信息系统或集中式数据库中,一个独立的第三实体管理这个分类帐。但是在区块链中,这就是工作量证明的来源。

将哈希函数应用于用数字签名签名的消息时,将生成最终的256位哈希值。

现在,为了进一步影响这个最终哈希值,在交易结束时添加一个名为nonce的数字。这个数字的作用是影响最后的哈希,使它以一定数量的连续零开始。

由于在这种形式的加密哈希函数中不可能进行逆计算,因此获得这个nonce的惟一方法是通过反复试验。

但是计算出一个数字有多难呢?

假设我们要算出nonce,它将指定一个以30个0开头的最终哈希,并且假设我们的哈希由1和0组成,或者每一位有两种可能。

这将使我们的概率达到½30,或十亿分之一的机会来猜测这个数字。

计算nonce将需要大量的时间和计算工作,这将证明某人已经完成了识别这个数字所需的工作,因此是“工作的证明”。

一旦确认了nonce,其他参与者可以在这个号码上运行SHA256来立即确认nonce的有效性。

然后将所有这些信息压缩成一个区块并添加到一个链中。当形成一个新区块时,它还包含前一个区块的哈希,这也是决定新块哈希的因素之一。

如果有恶意意图的人改变存储在区块链中的数据,则需要整个网络50%以上的计算能力,才能以比网络其他部分更快的速度继续产生非代码。

任何等于或少于网络计算能力的50%,网络的其余部分最终将质疑不良行为者的计算能力和有效性,并拒绝其在区块链中更改数据的企图。

激励工作量证明

这种区块创建的计算方法耗费了大量的时间和精力。为什么会有人这么做呢?

答案就是所谓的“矿工奖励”。

对于比特币来说,执行足够多的加密工作的区块创建者将获得BTC作为奖励,因此在经济中加入一种有价值的资源(以加密货币的形式)---因此就有了采矿。

比特币协议平均每10分钟就能在世界某个地方挖出一个比特币区块。它通过周期性地改变最终哈希中起始零点的数目来做到这一点。

从技术上讲,随着越来越多的矿工加入网络,开采速度应该会随着时间的推移而提高。但是,通过调整0的数量,猜测PoW的难度也会随之调整。因为采矿没有捷径,只需要原始的计算能力,通常只有能够获得免费或低成本电力的矿工才能“证明”自己的“工作”足以获利。

对工作量证明的批评

对工作量证明系统的最大威胁是所谓的51%攻击。由于采矿业的竞争变得如此激烈,成本如此高昂,许多矿商加入了矿池或矿商集团。在这个类似彩票的奖励系统中,他们有更大的机会猜出正确的时间并获得矿工的奖励。如果这些组织中的一些人决定联合起来,他们可能拥有超过51%的网络计算能力。从本质上说,如果一个团体或参与者足够强大,它就可以决定什么是真的,什么是假的,并接管一切。

在现实世界中,有51%的攻击偶尔发生。2019年1月,Coinbase检测到了15次Etalum经典(ETC)区块链的重组,其中12次为双倍支出,总计超过219,000ETC,即当时约110万美元。幸运的是,Coinbase在发现异常活动后暂停了所有等交易,没有影响Coinbase账户。

所谓的51%攻击也被用来防御51%的攻击。去年5月,比特币现金开采池BTC.com和BTC.top策划了一次51%的网络攻击,目的是扭转来自未知矿商的无效交易。

但并非总能及时采取足够的防御措施。今年早些时候,恶意的矿工在两天内以两次51%的攻击攻击了比特币黄金,并通过双倍支出偷走了7.2万美元。这起成功的抢劫案发生在2018年臭名昭著的51%比特币黄金攻击事件之后,导致1,800万美元的损失。

对PoW机制的另一个批评是其巨大的电力。

根据剑桥另类金融中心(Cambridge Centre For Alternative Finance)的数据,比特币采矿每年消耗88太瓦特小时(TWh)。

截至本文发表之日,如果比特币是一个国家,它的年用电量将在全球排名第37位,超过智利和菲律宾。

比特币在国家年度用电量数据中排名第37位

工作量证明的缺点带来了几种可供选择的共识机制,如委托权益证明( DPOS )和联邦拜占庭协议( FBA )。也许最受欢迎的是PoS 。通过分配验证权力取决于一个人在网络中有多少股份,证明股份可以改善工作量证明所面临的一些挑战。但是,PoS也有它自己的包袱和问题。要了解更多关于这个替代共识机制的信息,请查看关于PoS的Forkast解释程序。

历史上的今天:

本文地址:https://www.u5881.com/7540.html
版权声明:本站推荐的部分活动具有时效性,老淘本人并不能保证当您看到本文时,该项活动是否仍在继续。

发表评论


表情