雷鋒網(wǎng)AI金融評論按：本文作者為中國信息通信研究院(工信部電信研究院)專家敖萌博士，雷鋒網(wǎng)獨(dú)家特約文章，雷鋒網(wǎng)與信通院聯(lián)合首發(fā)。未來，敖萌博士原創(chuàng)的區(qū)塊鏈系列文章還將繼續(xù)刊出。
比特幣最迷人的地方就是挖礦了。為什么挖礦這么迷人?因為挖礦能獲得比特幣唄。我寫這篇文章的時候比特幣的價格是 3900 美元，如果能挖到一個區(qū)塊，就能獲得 48750 美元的挖礦收入和約 6000 美元的交易手續(xù)費(fèi)收入，這不是非常迷人嗎?
那么到底什么是挖礦呢?礦工又如何通過挖礦獲得比特幣的呢?這就需要從比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)采用的PoW(工作量證明)共識機(jī)制說起了。
PoW(工作量證明)共識機(jī)制先講一個故事：
有一個村子，這個村子里很多事情都需要大家一起決策。好比某天，村長需要全體村民一起決策今天中午村里的大食堂是包餃子還是搟面條。通常，我們能想到的方法就是投票----每個村民一票，少數(shù)服從多數(shù)。但是有些村民并不想在食堂吃飯，所以他可能就會把票送給別人，這樣就有可能會導(dǎo)致不公平，在食堂吃飯的大多數(shù)人可能沒有實現(xiàn)他們的愿望。
于是村長換了一種措施，他在 10 點 50 的時候，用大喇叭給全體村民廣播：“大家來選擇食堂中午是做餃子還是做面條，想來食堂吃飯的人，就去食堂門口推阿誰巨大的石頭，到了 11 點整，石頭被推到了大門東邊，中午就吃餃子;推到了大門西邊，中午就吃面條?！?/p>
于是想去食堂吃飯的人，就跑去推石頭了。出力多的人群最終實現(xiàn)了本身的愿望，出力少的人群也心甘情愿，因為村里一直都是這樣的規(guī)矩。
這個故事講了一種實現(xiàn)人群共識的方式，我們可以叫它“工作量證明機(jī)制”。利用出力的多少，來證明本身的選擇意愿。
在這個系列的第一篇文章里，我們講到了區(qū)塊鏈系統(tǒng)能夠讓所有人的賬本連結(jié)一致。這種讓所有節(jié)點數(shù)據(jù)連結(jié)一致的機(jī)制，我們稱之為共識機(jī)制。采用差別的共識算法，能夠?qū)崿F(xiàn)差別性能的共識效果，其最終目的都是連結(jié)數(shù)據(jù)的一致性。
記錄工作量證明，不成篡改我們已經(jīng)知道，在比特幣系統(tǒng)中，記錄交易是系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)方式。在比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，區(qū)塊是記錄交易的最基本容器。在比特幣(BTC)中目前區(qū)塊大小限制為1MB，(前幾天剛剛誕生了一種新的虛擬貨幣，叫做比特幣現(xiàn)金——BCC，這個區(qū)塊大小限制目前是8MB)。由于區(qū)塊的大小有限制，因此每個區(qū)塊所能容納的交易數(shù)量也是有必然限制的。目前比特幣系統(tǒng)規(guī)定平均每 10 分鐘產(chǎn)生一個區(qū)塊，因此，礦工工作的方式本色上就是在 10 分鐘內(nèi)收集網(wǎng)上產(chǎn)生的所有交易，然后將交易填到一個區(qū)塊里。這個區(qū)塊大約如下表所示：
注意第一條，在任何區(qū)塊里，第一條都是沒有轉(zhuǎn)出地址的，就是所謂的CoinBase(挖礦交易)。沒有任何人付給礦工這筆錢，，礦工只是理所應(yīng)當(dāng)?shù)膶懮媳旧慝@得了12. 5 比特幣。所有節(jié)點都認(rèn)可礦工這樣寫，因此礦工就得到了挖礦收入。
差別的礦工在填寫區(qū)塊的時候，數(shù)據(jù)必然是紛歧樣的，因為每個礦工的第一條必定紛歧樣，礦工只會把挖礦收入轉(zhuǎn)入本身的地址。所以礦工Michael的CoinBase是“Michael獲得了12. 5 比特幣”，礦工Nancy的CoinBase是“Nancy獲得了12. 5 比特幣”。
每一個礦工都把本身收集到的交易和本身該獲得的收入填好了，那么，到底誰的記錄才會被大家認(rèn)可呢?比特幣就采用工作量證明機(jī)制，讓礦工互相間競爭求解一個數(shù)學(xué)題，誰先解出來了，誰的區(qū)塊就會被所有人認(rèn)可。就好像開篇的故事講的阿誰村子一樣，每個礦工都在努力地推阿誰巨石，一旦石頭把本身記錄的那一頁賬目壓住了，他就大喊一聲，“我的工作量證明成功了，你們快來看!”全體礦工就都過來把那一頁賬目抄寫一份，貼在本身賬本的最后面，然后又開始新的記賬過程。周而復(fù)始，生生不休，賬本一頁一頁的增加，賬本越來越厚。
“中本聰”決定采用工作量證明機(jī)制的時候，出發(fā)點是制止系統(tǒng)受到攻擊?！爸斜韭敗闭J(rèn)為，如果一個攻擊者想用搞亂賬本的方式來進(jìn)行攻擊，那么他就需要足夠的計算能力。也就是說，他要比大多數(shù)推石頭的人的力量更大。這樣，他就需要付出巨大的成本，但是換回的收益并不足以抵消成本，因此攻擊者是沒有攻擊比特幣系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)學(xué)動力的。
