工作证明机制存在哪些问题？

男娘i 2022-05-11 05:08 200阅读 0赞

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比特币作为第一加密货币，在Block的生成过程中就使用了工作证明机制，该机制中，节点需要去解决一些计算困难、验证简单的问题。矿工要进行算力竞争来获得奖励，但是这种计算的成本很高。矿工拥有的算力越多，他们在机制中的“权重”就越大，获得的奖励也就越多。

工作证明使比特币成为第一种真正被广泛接受的去中心化数字货币。再不需要任何信任第三方的情况下，它解决了“双重支出问题”（double-spend problem）。然而，工作证明并不完美，要建立一个更可行的共识机制，仍然需要大量的研究和开发。从现目前的工作证明机制来看，主要存在以下几个问题：

**1. 硬件越专业，越有优势**

工作证明的一个缺点是需要专业的挖矿硬件。2013年，被称为“专用集成电路”(ASIC)的设备被设计成专门用于比特币的矿机，因为它可以提高10至50倍算力。从那以后，使用普通计算机的CPU和GPU进行挖矿已经没有优势了。挖矿的唯一方法就是自己制造ASIC，或从ASIC制造商那里购买。这与区块链“去中心化”的本意背道而驰，因为每个人挖矿的成功几率变得不平等。

为了缓解这一问题，以太坊选择了将其PoW算法(Ethhash)顺序记忆困难。这意味着该算法是经过设计的，因此计算当前值需要大量的内存和带宽。大内存需求和高带宽要求，使得即使是超级快的计算机也很难同时发现多个非连续变量。这降低了集中化的风险，并为节点创造了更公平的竞争环境。

当然，这并不是说在未来不会有一个以太坊的ASIC。对于PoW算法来说，专用硬件仍然是一个巨大的风险。

**2. 矿池集中化**

矿池背后的概念是，不再是单个矿工挖掘单个区块，而是挖掘一个池。然后，这个池就会给他们一个相称的、一致的奖励。矿池的问题是，由于它们在网络中有更多的“权重”，所以大矿池的回报比单个用户的差异要小。随着时间的推移，一些池开始控制大部分网络，集中的一组池也将继续获得更多的权重。例如，目前排名前五的矿池拥有近70%的总哈希算力。这是很可怕的。

**3. 能源浪费**

矿工们花费大量的算力，但算力本身没有实际价值。根据Digiconomist的比特币能源消耗指数，比特币目前的年用电量大约为29.05TWh，占全球总用电量的0.13%。也就是说，比特币挖矿需要的电力，比159个国家使用的电力还要多。

随着使用工作证明的比特币等公链不断增加，越来越多的能源将被浪费。如果目标是让公链扩大到数百万用户和交易，那么能源浪费和计算成本将会是很大的阻碍。

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