什么是 PoW（工作量证明，Proof of Work）

共识算法（Consensus Algorithm）是区块链的“心脏”，它决定了多个节点在没有中央机构的前提下，如何就“谁来记账”达成一致。

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什么是 PoW（工作量证明，Proof of Work）

定义：

工作量证明（Proof of Work, 简称 PoW）是一种共识机制，要求节点通过解决一个高难度数学问题，来获得记账权。

第一个算出答案的节点获得“打包交易 → 生成区块 → 获取奖励”的权利。

它是比特币、以太坊（1.0）等早期区块链系统的核心共识机制。

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工作原理：像在玩“猜谜游戏”

核心过程：

1. 收集交易，打包为候选区块
2. 猜一个 nonce 值，使得：
   hash(区块内容 + nonce) < 难度目标
3. 谁先猜出满足条件的 nonce，谁赢
4. 将新区块广播至全网，其他节点验证
5. 验证无误后，区块被写入区块链

这个“猜 nonce 找哈希”的过程被称为挖矿（mining）。

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哈希难度示例：

目标：hash(block) 必须以“前10位为0”开头

尝试：
hash("Block#1234 + nonce=100") → 不符合
hash("Block#1234 + nonce=1000982") → OK 

这个过程非常耗费计算资源。

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为什么 PoW 安全？

• 如果有人想修改历史区块，需要重新挖矿所有后续区块
• 同时还要比全球大多数算力快 → 几乎不可能

这叫做：链的最长合法分支是“全网算力最多节点”挖出的链

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奖励机制

• 区块奖励（如比特币当前每个新区块奖励为 6.25 BTC）
• 交易手续费（打包交易的 gas fee）

这就是为什么矿工有动力参与。

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技术特性总结

特性	描述
共识机制类型	基于算力竞争
代表平台	比特币、以太坊1.0、Litecoin、Dogecoin 等
核心资源	计算能力（CPU/GPU/ASIC）
优点	安全性强、机制简单、抗女巫攻击
缺点	能耗高、TPS（交易吞吐）低、硬件门槛高

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比较：PoW 与其他共识机制

特性	PoW（工作量）	PoS（权益证明）	PBFT（拜占庭容错）
安全性	高	中高	高（小范围）
能耗	非常高	低	低
节点参与门槛	高（买矿机）	中（持币）	中（认证节点）
适用场景	公链、抗攻击场景	公链（新一代）	联盟链、私链
性能（TPS）	低	中	高

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PoW 实际使用案例：比特币

项目	内容
算法	SHA-256 哈希函数
区块时间	每 10 分钟一个
区块奖励	每四年减半，目前是 6.25 BTC（2024后减为 3.125）
难度调整	每 2016 个区块动态调整一次（约两周）
全球算力	数百万亿次哈希/秒

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总结

维度	描述
本质	用计算力竞争记账权
核心机制	解难题 → 发现新区块 → 获取奖励
安全性	非常高（攻击成本极大）
缺点	能耗高、性能低、挖矿中心化趋势严重
应用	比特币、Litecoin、Dogecoin、早期以太坊等

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