PoW是什麼？工作量證明（Proof of work, PoW）是一種共識機制，為區塊鏈技術中的一個基本概念，對確保區塊鏈網路的安全性和可靠性起著關鍵作用。
本文將探討什麼是PoW，搞懂 PoW 的定義和意義，深入研究其基本原理，解釋挖礦的過程，討論 PoW 的優點和缺點，強調 PoW 與 PoS（股權證明）之間的區別，最後結論將強調這些主題的重要性和相互關聯性。
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文章目錄
PoW是什麼 ？
PoW（工作量證明，Proof of work），在區塊鏈網路中是一種重要的共識機制。
礦工用算力計算數學難題來驗證交易，同時保護網路安全。
工作量證明PoW
礦工會為了護得區塊鏈上的獎勵，而消耗電力去計算待驗證的交易所產生的數學難題（就是大家說的「挖礦」）；誰先計算出數學難題，誰就可以驗證交易、決定下一個區塊的內容，並獲得區塊獎勵。
參與者展示他們所做的計算工作量，來驗證交易並保護網路的安全性，你可以把它想像成一場尋寶遊戲，只有通過真正的努力，才能參與 & 影響區塊鏈的運作。
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確保安全性和可靠性
透過參與者投入計算能力並解決複雜的難題，因而建立了一個系統，惡意行為者很難改變或操縱區塊鏈的交易歷史，這保證了區塊鏈的不可變性和完整性，讓它成為一個可信的去中心化系統。
挖礦是什麼？
挖礦概念
挖礦，就是讓參與者（礦工）透過貢獻 – 例如提供計算能力或質押代幣 – 來驗證鏈上的交易、打包產生新區塊，並獲得區塊獎勵的過程；依據該鏈的共識機制，又分為 PoW 的算力挖礦 & PoS 的持幣挖礦。
PoW 算力挖礦讓礦工透過貢獻計算能力來解決數學難題，驗證交易並建立新的區塊；若礦工想要參與 PoW ，需要特殊的硬體 ( 就是所謂礦機 ) 和軟體工具，礦工的計算能力越強，解決數學難題並獲得獎勵的機會就越高。
挖礦流程
- 礦工收集待處理的交易 ➯ 收集上鎖的寶藏
- 解決需要大量計算能力的數學難題 ➯ 解開謎題、解鎖寶藏
- 將這些交易打包成一個區塊 ➯ 將珍貴寶藏裝箱
- 第一個解答出來的礦工會廣播出來，其他人驗證並確認區塊的有效性 ➯ 告訴大家此批寶藏已被開採
- 成功解答的礦工將獲得獎勵 ➯ 獲得用寶藏換得的黃金
PoW 優點 & 缺點
PoW 優點
安全性
攻擊者需要掌握超過 50％ 的計算能力才能成功攻擊區塊鏈，使得攻擊變得非常困難且成本很高。
去中心化
PoW 促使區塊鏈成為一個去中心化的系統，參與者可以平等地參與驗證交易和創建新的區塊，而不需要依賴中央機構。
PoW 缺點
能源消耗
PoW 需要大量的計算能力，導致挖礦過程消耗大量能源，對環境造成負擔。
計算資源浪費
由於競爭解決數學難題，許多礦工可能會浪費計算資源在未被採納的解答上。
PoS是什麼？
權益證明PoS
PoS（工作量證明，Proof of stake）
依靠參與者持有和抵押一定數量的加密貨幣(被稱為股權)，來驗證交易 & 創建新的區塊。
質押驗證系統不使用礦工，而是使用大量的 “ 驗證者 ”。要成為一個驗證者，你必須存入或 “ 質押 ” 一定數量的代幣——32個以太坊，在以太坊的情況下。質押驗證系統讓驗證者有機會檢查新的交易區塊，並將它們添加到區塊鏈上，這樣他們就可以在其質押的代幣上獲得獎勵。你押的代幣越多，你被選中將下一個交易區塊添加到鏈上的幾率就越大。
參與者的股權越大，被選為驗證者和創建者的機會就越高。
通常擁有系統裡最多權益的人，會比較關心如何維繫網路系統的安全，也擁有較高的決定權。
PoS 優點 & 缺點
PoS 優勢
相對於 PoW，因 PoS 不需要進行大量的計算工作，消耗的能源較少，對環境的影響也相對減少。
PoS 劣勢
PoS 機制可能更易集中權力在少數持有大量加密貨幣的參與者手中，去中心化程度較 PoW 差。
PoW & PoS 的差異
| 不同之處 | PoW | PoS |
| 工作原理 | 依賴礦工的計算能力解決數學難題 | 持有、抵押加密貨幣來驗證交易 & 創建新區塊 |
| 能源效率 | 耗能較高 | 耗能較低 |
| 去中心化程度 | 相對較高，容易實現去中心化 | 可能會集中權力在持有更多加密貨幣的參與者手中 |
| 實際例子 | 比特幣 (Bitcoin)、莱特币 (Litecoin) | 以太坊 (Ethereum)、波卡 (Polkadot) |
總結
PoW 通過計算努力和競爭性挖礦，確保區塊鏈網路的安全性和可靠性，儘管 PoW 具有能源消耗和資源浪費等缺點，但由於其安全性和去中心化特性，它仍然是廣泛使用的共識機制。
了解 PoW 和 PoS 之間的區別有助於探索替代方法，並為區塊鏈技術的未來發展打開大門。這些主題的相互關聯性突顯了持續研究和創新的必要性，以塑造去中心化系統的未來。
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