如何理解PoW工作量证明？

什么是PoW工作量证明

PoW工作量证明是区块链入门型的共识机制，那么如何理解PoW的共识机制呢？

比如，武侠小说中谁破解玲珑棋局就能获取无崖子的百年功力，于是各门各派开始参加破解玲珑棋局，谁快速的破解玲珑棋局，谁就能获取无崖子的百年功力，这就是PoW共识机制的实践。

产生记账者的随机性其实来自于谁快速的破解玲珑棋局，这个问题可以简化成谁拥有的计算资源更多，谁就拥有整个系统的最大概率的记账权。一旦这个概率超过一半以上，那么这个系统就有一定的中心化风险。

如何理解上面一段话呢？

举个例子，虚竹开启的外挂，突然获取了一种神力，可以快速的破解玲珑棋局，比起其他门派去慢慢思考，虚竹总是有很大的概率拿下记账权，换句话说，也就是虚竹和其他所有人竞争，相当于那种神力对整个参与破解棋局的的竞争。

如果虚竹脑力足够大，就能有一半的概率获得记账权，那么虚竹的诚实性，就成为了系统的唯一破绽。

比如虚竹在第一次破解时篡改了记录破解数，第二次还是他破解，还继续篡改破解数，那么两次修改如果自洽的话，是可以形成虚假破解的，这就是所谓的中心化风险。

所以在 PoW 这种机制中，计算资源（又称算力）是决定记账权的唯一因素。与之对应的，便是计算难度。

计算难度又称作挖矿难度，计算难度是区块链为了控制产生答案的速度，比如平均 10 分钟就有一个答案产生，平均 2 分钟一个答案产生。

在上述场景中，因为虚竹有了神力加持，强大的计算资源突然加入以后，肯定会让整个系统的产生破解答案的速度变快很多，作为系统本身会自适应，将难度提升，降低答案产生的速度。

上面介绍了这么多，其实是想引出另外一个问题，PoW 到底是如何避免作弊者的呢？答案就是计算资源（算力）。

设想，如果一个作弊者想篡改信封里面的交易，首先得获得记账权，也就是装信封的权利。

而影响记账权的唯一因素只有计算资源（算力）的大小，如果想篡改交易，只能投入大量的计算资源与整个系统中其他所有人进行对抗，这是十分困难的，尤其在整个系统有一定基础计算资源（算力）的情况下。

PoW 中一个有趣的设计是激励机制，在 PoW 共识机制下，我们假设所有参与者都是理性的，理性的意思就是单纯逐利，不考虑家庭、爱好等其他因素。有了理性的前提，PoW 共识机制会给每个诚实的记账者予以奖励，这个设计可以抗击作弊收益的问题。

解决双花攻击

双花攻击是指一个代币被花费了两次，这在任意的区块链系统中是不被允许的。如果避免了双花问题，基本就能避免上述作弊中收益过大的问题，因为攻击者首先要窃取到你的私钥，同时又能控制了你的计算资源（算力）。

假设作弊者的计算资源（算力）占整个系统的 30%，那么连续两次获得记账权的概率是 9%，看起来作弊的可能性还是挺高的，如果是连续 6 次获得记账权呢？概率直降到万分之七。

在比特币中，这个 6 也就是 6 次确认，表示连续 6 个块过去了，如果我的交易没有被双花的话，那么它被篡改的可能性将越来越小，最后变得几乎不可能被篡改。这也是区块链不可被篡改说法的由来。

试想，如果任何作弊者花了大量的成本获取了系统 30% 的计算资源（算力），最后只有万分之七的概率获得篡改的可能性，比起作弊，还不如诚实记账的收益高。

内容来源：区块链研究和探索