区块链小白快速入门必看(3) 掌握区块链需知道的6个名词

以下是学习区块链所需要掌握的一些基本名词 。这些基本名词是后续学习区块链中 常用的名词，所以非常重要 。 

# 1 挖 矿

了解比特币，最应该知道的一个概念就是“挖矿”，挖矿是参与维护比特币网络的节点，通过协助生成新区块来获取一定量新增的比特币。当用户发布交易后，需要有人将交易进行确认，写到区块链中，形成新的区块。在一个互相不信任的系统中，该由谁来完成这件事情呢？比特币网络采用了“挖矿”的方式来解决这个问题。

> 挖矿的具体过程为：参与者根据上一个区块的 hash 值，10 分钟内的验证过的交易内容，再加上自己猜测的一个随机数 X，让新区块的 hash 值小于比特币网络中给定的一个数。这个数越小，计算出来就越难。系统每隔两周（即经过 2016 个区块）会根据上一周期的挖矿时间来调整挖矿难度（通过调整限制数的大小），来调节生成区块的时间稳定在 10 分钟左右。为了避免震荡，每次调整的最大幅度为 4 倍。

# 2 矿工

挖矿的内容中提到：

> 当用户发布交易后，需要有人将交易进行确认，写到区块链中，形成新的区块。而将交易通过竞争写到区块里的人，称之为为矿工。

而将交易通过算力竞争写到区块里的人，称之为为矿工。

# 3 算力

为了挖到矿，参与处理区块的用户端往往需要付出大量的时间和计算力。算力一般以每秒进行多少次hash计算为单位，记为h/s。 矿工能获得记账的权力，就能获得 比特币新发行出的奖励 ，这其实取决于其的算力 。获得奖励的概率等于他所掌握的算 力占全网算力的百分比 。哈希碰撞是哈希算法的一种称呼，哈希算法是一种密码学数学算法 。每秒能做多少次哈希碰撞，就是其 " 算力 " 的代表，目前主流的矿机为10T左右的计算量级，即一台矿机就能每秒做至少10的13次方哈希碰撞，我们可以说，这一台10T的矿机就有10T的算力。一个矿工所掌握的矿机占比特 币全网的总算力的百分比是多少， 就代表TA在这10分钟记账竞争中能够获胜的概率就是多少 。 

# 4 矿机

矿机：专门为“挖矿”设计的硬件。

> 从普通的 CPU（2009 年）、到后来的 GPU（2010 年） 和 FPGA（2011 年末）、到后来的ASIC 矿机（2013 年初，目前单片算力已达每秒数百亿次 Hash 计算）、再到现在众多矿机联合组成矿池。短短数年间，比特币矿机的技术走完了过去几十年的集成电路技术进化历程，并且还颇有创新之处。确实是哪里有利益，哪里的技术就飞速发展！目前，矿机主要集中在中国大陆（超过一半的算力）和欧美，大家比拼的是一定计算性能情况下低电压和低功耗的电路设计。全网的算力已超过每秒10的8次方Hash 计算。

# 5 共识机制

通过算力，我们知道如果你拥有算力就拥有记账权，那么如果我有很强大的计算力，所有的块都是我算出来了，拒不承认别人的交易内容，那是不是就能破坏比特币网络。确实如此，基本上拿到 1/3 的计算力，比特币网络就存在被破坏的风险；拿到 1/2，概率上就掌控整个网络了。但是这个将需要付出巨大的计算成本。

这个时候就需要大家达到一个共识，才能保证比特币网络不被破坏。比特币网络是公开的，因此一致性协议的稳定性和防攻击性十分关键。目前，比较出名的一致性协议包括 PoW 和 PoS，都是通过经济惩罚来限制恶意参与。

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Pow

> 工作量证明，Proof of Work，通过计算来猜测一个数值（nonce），得以解决规定的 hash 问题（来源于 hashcash）。保证在一段时间内，系统中只能出现少数合法提案。同时，这些少量的合法提案会在网络中进行广播，收到的用户进行验证后会基于它认为的最长链上继续难题的计算。因此，系统中可能出现链的分叉（Fork），但最终会有一条链成为最长的链。(举一个直观的例子：做某件事情需要排成一队，可能有人不守规矩要插队。事件的督察员会检查队伍，认为最长的一条队伍是合法的，并让不合法的分叉队伍重新排队。只要大部分人不傻，就会自觉在最长的队伍上排队。)

参与 PoW 计算比赛的人，将付出不小的经济成本（硬件、电力、维护等）。当没有成为首个算出的“幸运儿”时，这些成本都将被沉没掉。这也保障了，如果有人恶意破坏，需要付出大量的经济成本。也有设计试图将后算出结果者的算力按照一定比例折合进下一轮比赛考虑。

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PoS

> 权益证明，Proof of Stake，2013 年被提出，最早在 Peercoin 系统中被实现，类似现实生活中的股东机制。其原理是通过保证金（代币、资产、名声等具备价值属性的物品即可）来对赌一个合法的块成为新的区块，收益为抵押资本的利息和交易服务费。提供证明的保证金（例如通过转账货币记录）越多，则获得记账权的概率就越大。合法记账者可以获得收益。

PoS 是试图解决在 PoW 中大量资源被浪费的缺点。恶意参与者将存在保证金被罚没的风险，即损失经济利益。

一般的，对于 PoS 来说，需要掌握超过全网 的资源，才有可能左右最终的结果。这个也很容易理解，三个人投票，前两人分别支持一方，这时候，第三方的投票将决定最终结果。PoS 也有一些改进的算法，包括授权股权证明机制（DPOS），即股东们投票选出一个董事会，董事会中成员才有权进行记账。

# 6 区块链

区块链就是一种去中心化的记账技术，基本原理理解起来并不难。基本概念包括：

- 交易：对账本状态的改变，如添加一条记录；

- 区块：记录一段时间内发生的交易和状态，是对当前账本状态的一次共识；

- 链：由一个个区块按照发生顺序串联而成，是状态变化的日志记录。

区块链数据由所有节点共同维护，每个参与维护节点都能复制获得一份完整记录的拷贝。目前，每 10 分钟左右生成一个不超过 1 MB 大小的区块（记录了这 10 分钟内发生的验证过的交易内容），串联到最长的链尾部，每个区块的成功提交者可以得到系统 12.5 个比特币的奖励（一定区块数后才能使用），以及用户附加到交易上的支付服务费用。

> 注：每个区块的奖励一开始是 50 个比特币，每隔 21 万个区块自动减半，即 4 年时间，最终比特币总量稳定在 2100 万个。因此，比特币是一种通缩的货币。

`沃思刚，土木工程师，高铁建设者，欢迎转发我的文章给你的朋友或分享到朋友圈，简书：沃思刚，公众号：壹点来```