为什么比特币需要工作量证明（PoW）？

PoW（Proof of Work，工作量证明）是区块链网络（尤其是比特币）采用的共识机制，用于验证交易和创建新的区块。它需要参与者（即矿工）来解决复杂的数学问题，扩展计算资源。第一个解决问题的矿工，将获得把新的区块添加到区块链以及获得区块奖励的权利，从而确保网络的安全性和完整性。

要理解 PoW 的复杂性，必须深入研究挖矿的过程。当比特币网络中发生交易时，这些交易会被放入内存池（mempool）中。然后，矿工从内存池中选择一组交易，尝试组成一个新的区块。要做到这一点，矿工必须先解决一个需要大量计算的加密谜题。

这个谜题基于 SHA-256 哈希算法，矿工需要找出随机数中的某个特定数值。矿工将这个特定数值与区块数据结合起来，生成一个满足网络难度目标的哈希值。难度目标是一个动态值，每 2016 个区块（大约每两周）调整一次，从而让比特币的平均出块时间维持在 10 分钟左右。

寻找随机数中的某个特定数值是一个反复试验的过程，因此竞争非常激烈。矿工不断地对各个随机数值进行哈希计算，直到找到一个满足协议预设的难度目标的随机数。第一个找到正确随机数的矿工，可以开采一个新区块，并把这个区块添加到区块链中，同时获得奖励——新铸造的比特币，以及交易手续费。这些奖励激励矿工将大量的计算资源投入到任务中。

如前所述，比特币网络的挖矿难度目标每 2016 个区块调整一次，确保比特币区块的创建能随着时间的推移一直保持稳定。如果网络中的工作量增加，难度目标就会降低，从而更难找到正确的随机数。相反，如果用于计算的工作量减少，难度目标就会增加，从而更容易解决难题。这种自我调节机制可保持网络的稳定性和安全性。

PoW 是比特币去中心化特性不可或缺的一部分。作为一个无需信任、无需许可的网络，比特币依靠 PoW 在参与者之间建立了共识，而无需一个中心化的权威机构。在 PoW 的推动下，挖矿过程使新区块的创建和验证民主化，确保没有任何一个实体可以操纵区块链。

PoW 机制有效地防止了双花问题，即同一笔数字资产使用多次的欺诈行为。解开 PoW 谜题所需的大量计算性工作量，使得作恶者几乎不可能重写区块链，因为作恶者需要控制全网挖矿算力的 50% 以上才有可能重写区块链。

此外，攻击系统在经济上不可行，这进一步帮助 PoW 维护网络的安全性。与挖矿相关的大量能源投入和硬件成本，让矿工为网络做出积极贡献更有利可图，而不是直接做恶。

虽然近年来出现了其他替代 PoW 的共识机制，例如 PoS（权益证明），但它们也有自己的一套权衡。例如，PoS 系统倾向于赋予持有较多 token 的人更多的控制能力和影响力。此外，基于 PoS 的区块链在安全性上可能逊色于 PoW，因为后者消耗大量的能源来维持网络的完整性。

换句话说，PoW 是最经得起考验的共识机制，它提供了卓越的安全性、去中心化、抗审查能力。出于这些原因，Nervos 的 Layer 1 区块链 CKB 也采用了 PoW 共识机制。

温馨提醒：距离 Nervos CKB 第一次挖矿产出减半，预计还剩下 214 天。