雷鋒網(wǎng)AI金融評(píng)論按：本文作者為中國(guó)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(lái)，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?yàn)橥诘V能獲得比特幣唄。我寫(xiě)這篇文章的時(shí)候比特幣的價(jià)格是 3900 美元，如果能挖到一個(gè)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(guò)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(shí)機(jī)制說(shuō)起了。
PoW(工作量證明)共識(shí)機(jī)制先講一個(gè)故事：
有一個(gè)村子，這個(gè)村子里很多事情都需要大家一起決策。好比某天，村長(zhǎng)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(gè)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(huì)把票送給別人，這樣就有可能會(huì)導(dǎo)致不公平，在食堂吃飯的大多數(shù)人可能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)他們的愿望。
于是村長(zhǎng)換了一種措施，他在 10 點(diǎn) 50 的時(shí)候，用大喇叭給全體村民廣播：“大家來(lái)選擇食堂中午是做餃子還是做面條，想來(lái)食堂吃飯的人，就去食堂門(mén)口推阿誰(shuí)巨大的石頭，到了 11 點(diǎn)整，石頭被推到了大門(mén)東邊，中午就吃餃子;推到了大門(mén)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(shí)現(xiàn)了本身的愿望，出力少的人群也心甘情愿，因?yàn)榇謇镆恢倍际沁@樣的規(guī)矩。
這個(gè)故事講了一種實(shí)現(xiàn)人群共識(shí)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(lái)證明本身的選擇意愿。
在這個(gè)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(diǎn)數(shù)據(jù)連結(jié)一致的機(jī)制，我們稱之為共識(shí)機(jī)制。采用差別的共識(shí)算法，能夠?qū)崿F(xiàn)差別性能的共識(shí)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)區(qū)塊里。這個(gè)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(méi)有轉(zhuǎn)出地址的，就是所謂的CoinBase(挖礦交易)。沒(méi)有任何人付給礦工這筆錢(qián)，，礦工只是理所應(yīng)當(dāng)?shù)膶?xiě)上本身獲得了12. 5 比特幣。所有節(jié)點(diǎn)都認(rèn)可礦工這樣寫(xiě)，因此礦工就得到了挖礦收入。
差別的礦工在填寫(xiě)區(qū)塊的時(shí)候，數(shù)據(jù)必然是紛歧樣的，因?yàn)槊總€(gè)礦工的第一條必定紛歧樣，礦工只會(huì)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(gè)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(shuí)的記錄才會(huì)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(jìng)爭(zhēng)求解一個(gè)數(shù)學(xué)題，誰(shuí)先解出來(lái)了，誰(shuí)的區(qū)塊就會(huì)被所有人認(rèn)可。就好像開(kāi)篇的故事講的阿誰(shuí)村子一樣，每個(gè)礦工都在努力地推阿誰(shuí)巨石，一旦石頭把本身記錄的那一頁(yè)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(lái)看!”全體礦工就都過(guò)來(lái)把那一頁(yè)賬目抄寫(xiě)一份，貼在本身賬本的最后面，然后又開(kāi)始新的記賬過(guò)程。周而復(fù)始，生生不休，賬本一頁(yè)一頁(yè)的增加，賬本越來(lái)越厚。
“中本聰”決定采用工作量證明機(jī)制的時(shí)候，出發(fā)點(diǎn)是制止系統(tǒng)受到攻擊?！爸斜韭敗闭J(rèn)為，如果一個(gè)攻擊者想用搞亂賬本的方式來(lái)進(jìn)行攻擊，那么他就需要足夠的計(jì)算能力。也就是說(shuō)，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(méi)有攻擊比特幣系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)學(xué)動(dòng)力的。
