PoW工作量证明是什么?如何运作的?一文详解PoW在区块链的优势
凡是比特币等知名加密货币，都是以PoW 工作量证明的机制在运作，但究竟PoW 如何运作？
这篇文章就来详细介绍PoW 工作量证明的概念、原理及优惠点，并比较跟PoS 的差异，最后也会整理目前以Proof of Work 机制运作的常见加密货币。
PoW 工作量证明一句话总结
PoW 工作量证明是以「高成本计算」换取「高度安全与去中心化」的区块链共识机制，也是比特币得以成为数位黄金的核心原因。
PoW 工作量证明是什么
PoW（Proof-of-Work，工作量证明）是部分区块链的核心安全机制，透过「谁最快找到答案」来决定「由谁验证区块链交易」，找到答案的人在验证交易后则可获得对应奖励。
在区块链的世界中，每一笔交易是由不特定的人去验证正确性的。
例如今天你转了一笔钱给富哥，便是由一个人去「算出转帐的正确答案」并昭告天下，让大家都知道这件事。
那么要怎么决定「谁」可以验证交易并获得奖励？
有别于传统市场靠的是银行等中心化机构，以PoW 为核心的区块链把权力交给不特定的强者，只要谁最快算出正确答案、且其他人确认答案正确，就能够获得奖励。
不过，要快速算出答案，除了需具备强大的电脑运算能力、电力及对应硬件设备外，有时还得靠点运气，坦白说并不容易。
也因为如此，工作量证明才能达到以下目的：
- 不受单一机构或个人把持，人人都有机会参与验证。
- 越多人使用，区块链就越安全，因为代表竞争验证资格的人越多，交易越难被篡改。
PoW 工作量证明的原理
PoW 工作量证明概念图
这边用「密码锁」来举例，让你更容易了解PoW 工作量证明是怎么运作的。
每一笔区块链交易就像是上了锁的数字密码锁，总共有20 位数，每个位数都有0~9 可以选，验证交易的人要试图打开这个密码锁。
无论是谁都可以尝试打开它，你可能运气很好，随便拨个20 位数就赌对并打开锁，也可能试到最后一组数字才打开，解开的过程称为「挖矿」。
但整体来说，谁手速越快，理论上越有机会最快打开它，「打开它」的筛选机制就是工作量证明，而影响手速的因素则是设备的运算能力。
打开后，验证者会昭告天下，告诉其他验证者正确的密码，让大家共同确认密码的正确性，同时纪录这笔交易。
补充：也因为解开密码锁带有一点机率性，因此有的正规挖矿平台会主打用小资金去挖，没挖到当结缘，有挖到就赚翻了。
Proof of Work 的优势
- 任何人都能参与区块链：没有权力打压或资格限制，这也是区块链去中心化的体现。
- 足够安全：因为验证交易需要有足够的算力，因此交易内容不容易被篡改。
- 已有超过10 年验证：如比特币自2008 创立以来都以工作量证明在运作，还没出现过无法弥补的错误。
Proof of Work 的缺点
- 强者接近全拿：有能力打造越强运算能力者，能获得绝大多数的验证权及奖励，这在某种程度似乎违背了去中心化的初衷，尽管任何人还是都能参与，但参与后高机率无法取得验证权。
- 极度消耗能源：运算能力要靠电力及设备支撑，当大家都在比拼算力时，也会消耗大量能源。
- 交易速度受限：由于要找到正确答案才能完成交易，因此交易速度势必受限，难以被大规模使用，除非大家愿意等。
- 并非绝对安全：若单一人或机构掌握超过50% 的运算能力，便有能力篡改交易内容，此称为51% 攻击。
不过，在安全性部分，51% 攻击的动机其实是互相违背的，假设有人真的掌握全世界51% 的运算能力并发动攻击、试图篡改交易，但篡改后这个币的价格可能会瞬间一落千丈，毕竟这区块链不再被信任了。
这样篡改交易似乎就没什么意义了，就算改成自己拥有超多颗的对应加密货币，但价值接近0 又有什么用？
PoW 跟PoS 的差异
| 区块链安全机制 | PoW | PoS |
|---|---|---|
| 共识方式 | 工作量证明 | 权益证明 |
| 白话解说 | 谁最快算出答案谁就能验证 | 谁投入越多币就越有机会获得验证资格 |
| 坏人惩罚机制 | 无（反映在价值上） | 没收投入的币 |
| 能源消耗 | 多 | 少 |
| 去中心化 | 高 | 有限（资产多者掌权） |
| 优势 | 人人有机会参与 | 节能、高效 |
| 缺点 | 耗能、速度慢 | 参与资金门槛高 |
| 币种举例 | BTC | ETH |
PoW 与PoS 比较表
简单来说，PoW 跟PoS 是两种不同的安全机制，没有谁比较好，端看区块链的应用方式及目标，通常区块链只会采用其中一种。
目前使用PoW 工作量证明机制的加密货币
目前使用PoW 机制的加密货币包含：BTC、ETC、LTC、DOGE、BCH 等，尽管安全机制相同，但各币种的用途、性质并不一样，不应视为等值的币。
例如比特币是目前被传统金融广泛接纳、可用于价值存储的加密货币，DOGE 本身则没有什么价值、被视为迷因币的一种，而BCH 则期望能打造更方便使用的现金支付系统。
值得注意的是，加密货币的安全机制也可能随时间转变，现在是以PoW 运作不代表未来一定也是。
例如俗称二哥的以太币，过往以PoW 来运作，但在2022 年升级成ETH 2.0 后，同样的币种改以PoS 运作。
因此使用任何加密货币时，仍要留意其最新发展动向，以免因为讯息差导致损失。
常见问题解答
以太币还能用矿机挖矿吗？
不行，以太币（ETH）在2022 年9 月The Merge 升级后，共识机制便从PoW 转为PoS，因此无法像比特币一样再透过矿机挖矿，需透过质押以太币的方式来挖矿。
PoW 过时了吗？
并没有，目前加密货币市值最大的比特币，至今仍采用PoW 工作量证明机制，且也依旧保有安全性。尽管现在区块链有许多不同的安全机制，如PoS、NPoS 等，但这就像是多了许多不同的交通工具选择一样，不代表哪个方式比较差或落后，端看使用者的选择。
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