共识机制和挖矿

工作量证明（比特币的方法）

想象一个教室，老师提出一个非常难的数学问题，谁先解决它就获得在班级笔记本上写下一页的权利。其他人检查答案，如果正确，他们都会将该页复制到自己的笔记本中。这基本上就是工作量证明在比特币中的运作方式。

世界各地的矿工使用专门的计算机（称为 ASIC，特定应用集成电路）竞争解决复杂的数学难题。这些不是你在家里找到的普通电脑。它们是专门为一件事而打造的机器：解决比特币的加密难题。

这个难题实际上并不是复杂的数学。相反，矿工反复猜测随机数字，直到找到一个数字，当与交易数据结合时，产生以特定数量零开头的哈希值。这就像试图掷骰子并连续 20 次都掷出双一点一样。这纯粹基于运气和每秒能掷多少次。

当矿工找到正确的数字时，他们会向整个网络广播他们的解决方案。其他矿工快速验证答案（这只需几秒钟），如果正确，每个人都接受新区块。获胜的矿工会收到新创建的比特币和交易费作为奖励。

这个系统消耗大量电力，因为数百万矿工不断地 24/7 运行他们的机器。批评者认为这种能源使用是浪费的，但支持者认为这是终极安全的代价。能源支出使比特币几乎不可能被攻击，因为攻击者需要花费超过整个全球挖矿网络的费用。

矿池已经出现，因为个人矿工很少能单独赢得区块。这些矿池结合来自数千名矿工的计算能力，并按比例分享奖励。虽然这为小型矿工提供稳定收入，但也引发了关于中心化的担忧。

🔑 关键术语：

• ASIC：专用挖矿硬件
• 矿池：矿工组合资源的群体
• 哈希率：解决加密难题的速度

权益证明（现代替代方案）

权益证明采取完全不同的方法。验证者不是通过能源密集型计算竞争，而是根据他们”质押”或锁定作为抵押品的加密货币数量被选择创建新区块。

把它想象成一个彩票，你赢的机会取决于你持有的票数。然而，这些票是你必须暂时锁定的实际加密货币持有量。如果你试图欺骗或验证欺诈交易，网络会削减（销毁）你质押的代币的一部分。

以太坊在 2022 年从工作量证明过渡到权益证明，将其能源消耗减少了 99%以上。以太坊的验证者必须至少质押 32 ETH 才能直接参与。然而，质押池允许持有量较少的人参与，使系统对普通用户更加可及。

验证者的选择过程涉及随机性和质押规模。拥有 64 ETH 的验证者比拥有 32 ETH 的验证者被选中的机会高两倍，但这不是保证的。这种随机性防止任何单一验证者控制网络，即使他们持有大量资金。

权益证明系统可以比比特币处理交易快得多。比特币每 10 分钟产生一个新区块，而以太坊每 12 秒产生区块。这种速度提高来自于消除了能源密集型的难题解决要求。

🔑 关键术语：

• 质押：锁定加密货币以参与验证
• 验证者：在 PoS 中验证交易的参与者
• 削减：恶意验证行为的惩罚

💡 这对 Gate 用户意味着什么：当你在 Gate.com 上看到 ETH 或其他 PoS 币的质押奖励时，你正在参与这种共识机制，并因帮助保护网络而获得奖励。

为什么共识很重要

共识机制解决了数字货币的基本问题：防止有人重复花费同一数字货币。在现实世界中，如果你给某人 20 美元，你就不再拥有它。在数字世界中，复制信息是微不足道的，所以区块链网络需要数学上的确定性来确保数字货币不能被复制。

不同的共识机制做出不同的权衡。工作量证明优先考虑最大安全性和去中心化，但牺牲了速度和能源效率。权益证明提供更好的能源效率和更快的交易，但需要参与者持有大量加密货币。

一些较新的区块链实验采用混合方法或完全不同的共识方法。委托权益证明允许代币持有者投票选出代表，代表他们验证交易。这个系统处理交易极快，但使权力集中在较少的验证者中。

共识机制的选择影响区块链的一切：其安全性、速度、能源使用和去中心化水平。没有完美的解决方案，只有满足不同需求和优先级的不同方法。

理解共识有助于解释为什么不同的加密货币行为不同。比特币的工作量证明使其极其安全但速度慢且耗能高。以太坊的权益证明使其更快速、更环保，但需要大量资本才能参与验证。

随着区块链技术的发展，新的共识机制不断出现，每种机制都试图同时解决安全性、可扩展性和去中心化的三难困境。大多数机制可以很好地实现其中两个属性，但同时实现三者仍然是区块链设计的圣杯。

💡 这对 Gate 用户意味着什么：理解这些差异有助于你根据其底层技术和你的风险承受能力选择交易哪些加密货币。