为什么基于工作证明的中本共识是安全且完整的

在上一篇文章中，我写了为什么股权证明比工作证明没有那么安全的原因。在本文中，我将解释为什么中本聪（Satoshi Nakamoto）为比特币网络发明的工作量证明共识机制或更好的中本聪共识机制是安全且完整的。

为了解释该机制，我将首先描述工作量证明算法或过程，解释其在Nakamoto共识中的工作原理，为什么它安全且完整，最后将如何使金钱，财产和诸如比特币的区块链协议受益，以及以太坊经典

什么是工作证明？

为了解释什么是工作量证明，有必要首先解释什么是“哈希”。哈希算法是一种将任意数据字符串（例如另一个数字或情书或交易列表）转换为固定长度数字的功能。

例如，使用哈希函数SHA-256的文本“ hello”将生成哈希：

2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824

像比特币这样的网络中的工作证明本身本身就是一个由4个数字组成的组，然后通过多次多次迭代来散列它们直到达到目标“难度”。然后，首先击中目标的矿工将赢得奖励。

工作证明流程。

上图中的工作量证明过程中的步骤为：

1.要散列的数据

散列以创建新块的4个数字是前一个块的散列，因此可以构建相关散列链，因此称为“块链”。散列，称为Merkle根，包含当前区块的所有交易;时间戳和一个随机数，即在下一步中迭代以查找难度目标内的哈希值的数字。

2.迭代哈希

如果将这四个数字简单地进行哈希运算，它们将导致一次哈希运算，但是要尝试多次（实际上每秒数十亿或数万亿次）以达到难度目标，则将不断重复随机数以增加出现一个整数的可能性。产生的哈希值击中了目标。

这一步是构成“工作”作为工作证明，这是中本聪共识的最关键方面，因为所有矿工平均每十分钟要花费大量精力来寻找困难目标内的哈希。

3.击中难度目标

SHA-256函数（比特币网络使用的那个函数）可以从任意数据串（例如比特币交易列表）生成的所有数字或哈希值都非常大，大约为2 ^ 256，可能有更多的数字，因为宇宙中存在原子。

难度目标包括确定可用于当前块的一小部分数字。例如，如果整数空间从0到10，但难度目标设置为3或以下，则意味着矿工必须使用迭代随机数对前三个数字进行几次哈希运算，直到得到的哈希值为3或以下。

因此，如果他们进行哈希运算，结果为8，则将其丢弃。如果经过几次尝试，他们发现哈希为2，那么发现它的矿工就中了大奖！这意味着，如果他们是第一个发现该区块并将其传播到网络的人，他们将赢得该区块的奖励。

4.区块敲定和奖励

一旦矿工在难度目标内找到哈希，他们就必须通过输入一个公钥（其余额代表该矿工当前的矿工奖励）来最终确定区块，并将其发送到网络的整个节点以进行验证并包含在网络中。区块链一旦包含在区块链中，矿工就可以放心地获得了这种奖励。

中本聪共识是什么？

如下图所示，采矿是工作的证明，是中本聪共识的组成部分。

中本聪共识步骤。

中本聪共识的步骤是：

1.收集交易并将其发送给矿工

当个人，交易所，钱包服务，投资者以及所有其他类型的用户和节点运营商通过完整节点将交易发送到网络时，所有交易都将发送到网络中的所有其他节点，以确保包括矿工在内的完全复制。

2.矿工搭建积木

当矿工收到交易时，他们将它们分组并开始上述工作量证明过程。部署所有矿工的计算能力来查找达到难度目标的哈希。当矿工在目标中找到哈希后，他们会最终确定该块，以便将其发送到网络的其余部分。

3.完成的块被发送回完整的节点

当矿工找到并确定获胜区块时，会立即将其发送到网络的其余部分，以便进行传播，所有完整节点都可以接收。

有时，不止一个矿工会在难度目标内找到哈希。发生这种情况时，网络将选择最先找到的一个，或者，如果同时找到了两个块，则它们将同时工作，直到一个或另一个成为最长链的一部分。

4.全节点验证块并将其添加到区块链

当完整的节点接收到新的块时，它们将验证所有事务均有效，哈希正确且遵循工作量证明过程。

验证后，该块将作为最高块添加到区块链中，这增加了自创始以来网络中的计算工作量。这意味着自创世以来积累的所有计算能力为区块链创造了一道保护墙。

如上一节所述，当完整节点在区块链中包含一个块时，这还将最终确定向获胜矿工的奖励支付。每块奖励是中本田共识中矿工参与并保护区块链的关键经济激励措施。

奖励是由该网络的货币政策确定的，但还包括与交易一起发送的交易费，以激励矿工将其包括在区块中。将来，当货币政策的奖励减少时，交易费用将成为矿工付款的主要部分。

为什么基于工作证明的Nakamoto共识是安全且完整的？

Nakamoto共识机制中的工作证明工作方式具有一系列使其变得安全和完整的优势，因为它们共同满足了系统安全性，可用性和一致性的所有需求。

工作证明的五个优点，使中本聪共识既安全又完整。

基于Nakamoto共识的工作量证明的这些优点是：

1.证明所有计算能力都参与了：

中本聪的共识提供了证明，绝大多数计算能力都参与了构建块。这是因为，对于任何给定区块，在一定的难度下，网络中的矿工花费了大约10分钟的时间进行哈希处理，这是物理证据表明，绝大多数计算能力都参与了该区块的构建。

以上是中本聪对拜占庭将军问题的著名解决方案。

2.链选择的情况下，用于无许可的退出和进入以及统一的链选择点：

如果所有矿工和节点都在同一链上工作时，如果区块链最有价值，最安全，那么它们如何在没有中央机构或第三方指挥的情况下在单个点上进行协调？

Nakamoto共识解决方案通过提供单个链选择点（或分叉选择）来退出和进入网络，或者在链分裂的情况下为网络恢复对统一链的完全共识，从而解决了这一问题。

这是通过建立“最长链规则”来完成的，这意味着所有节点和矿工都被编程为始终在自创始以来就已完成工作最多的区块链上工作。在网络软件客户端中自动实现的所有参与者的目标联络点，对于消除基于主观判断而需要信任的第三方充当系统仲裁员和主管的关键。

3.针对攻击者的安全屏障：

基于工作量证明的共识是当前交易处理和所有过去交易中攻击者的安全屏障。目前，对于攻击者来说，在当前区块中双倍支出是一个障碍，因为他们仅需要进入第二笔交易以消除第一笔交易就需要50％以上的挖掘计算能力。

对于过去的所有交易，它都是相同的概念，但是，由于工作证明是累积性的，因此在这一点上需要花费数百天的时间才能撤销较旧的区块。实际上，在撰写本文时，自产生以来，要逆转链条大约需要400天（具有当前哈希能力的100％）。

4.不可伪造的昂贵性导致数字稀缺：

正如尼克·萨博（Nick Szabo）在其开创性论文《货币的起源》中所解释的那样，不可伪造的昂贵性是一种概念，即可靠货币的形式不仅必须是耐用，可转让，可携带，可分割和可替代的，而且制造成本也很高。

这种昂贵的价格保证了其他人不容易伪造或制造大量的货币，从而稀释了货币的价值。换句话说，由于工作量证明是昂贵的，因为它需要大量的计算，因此需要大量的能源消耗，因此它通过不可伪造的昂贵性而导致数字稀缺。

5.经济价值的代表

保证稀缺性的同样昂贵性，也可以作为经济中本币价值的代名词。尽管价值是个体的和主观的，但作为工作证明的价值的透明代理有助于加速价格发现，降低交易成本，促进市场协调。

金钱，财产和协议的好处是什么？

正如本文所见，基于工作证明的中本聪共识的主要优点（结合在一起使其变得安全和完整）在于，它提供了证明所有参与计算块的计算能力的证明，并为退出和进入网络提供了重点。如果发生链条分裂，这是针对攻击者的累积安全屏障，通过不可伪造的成本高昂造成了数字稀缺，并充当了经济价值的代表。

对于比特币和以太坊经典之类的区块链来说，所有这些好处对于确保其基础本币，有效区块的一致产生，交易的顺序以及财产和协议的存储和保护的信任至关重要，这些信任必须最小化，不可变且未经许可。系统在全球范围内。

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来自Etherplan.com的Donald McIntyre

为何基于中本??共识的工作量证明是安全和完整的帖子首先出现在AZ硬币新闻上。

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原文链接：https://azcoinnews.com/why-proof-of-work-based-nakamoto-consensus-is-secure-and-complete.html

原文作者：Tsunami

编译者/作者：wanbizu AI

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