共識算法（Consensus Algorithm）是區塊鏈的“心臟”，它決定了多個節點在沒有中央機構的前提下，如何就“誰來記賬”達成一致。
什么是 PoW（工作量證明，Proof of Work）
定義：
工作量證明（Proof of Work, 簡稱 PoW）是一種共識機制，要求節點通過解決一個高難度數學問題，來獲得記賬權。
第一個算出答案的節點獲得“打包交易 → 生成區塊 → 獲取獎勵”的權利。
它是比特幣、以太坊（1.0）等早期區塊鏈系統的核心共識機制。
工作原理：像在玩“猜謎游戲”
核心過程：
1. 收集交易，打包為候選區塊
2. 猜一個 nonce 值，使得：hash(區塊內容 + nonce) < 難度目標
3. 誰先猜出滿足條件的 nonce，誰贏
4. 將新區塊廣播至全網，其他節點驗證
5. 驗證無誤后，區塊被寫入區塊鏈
這個“猜 nonce 找哈希”的過程被稱為挖礦（mining）。
哈希難度示例：
目標：hash(block) 必須以“前10位為0”開頭嘗試：
hash("Block#1234 + nonce=100") → 不符合
hash("Block#1234 + nonce=1000982") → OK
這個過程非常耗費計算資源。
為什么 PoW 安全？
- 如果有人想修改歷史區塊，需要重新挖礦所有后續區塊
- 同時還要比全球大多數算力快 → 幾乎不可能
這叫做：鏈的最長合法分支是“全網算力最多節點”挖出的鏈
獎勵機制
- 區塊獎勵（如比特幣當前每個新區塊獎勵為 6.25 BTC）
- 交易手續費（打包交易的 gas fee）
這就是為什么礦工有動力參與。
技術特性總結
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 共識機制類型 | 基于算力競爭 |
| 代表平臺 | 比特幣、以太坊1.0、Litecoin、Dogecoin 等 |
| 核心資源 | 計算能力（CPU/GPU/ASIC） |
| 優點 | 安全性強、機制簡單、抗女巫攻擊 |
| 缺點 | 能耗高、TPS（交易吞吐）低、硬件門檻高 |
比較：PoW 與其他共識機制
| 特性 | PoW（工作量） | PoS（權益證明） | PBFT（拜占庭容錯） |
|---|---|---|---|
| 安全性 | 高 | 中高 | 高（小范圍） |
| 能耗 | 非常高 | 低 | 低 |
| 節點參與門檻 | 高（買礦機） | 中（持幣） | 中（認證節點） |
| 適用場景 | 公鏈、抗攻擊場景 | 公鏈（新一代） | 聯盟鏈、私鏈 |
| 性能（TPS） | 低 | 中 | 高 |
PoW 實際使用案例：比特幣
| 項目 | 內容 |
|---|---|
| 算法 | SHA-256 哈希函數 |
| 區塊時間 | 每 10 分鐘一個 |
| 區塊獎勵 | 每四年減半，目前是 6.25 BTC（2024后減為 3.125） |
| 難度調整 | 每 2016 個區塊動態調整一次（約兩周） |
| 全球算力 | 數百萬億次哈希/秒 |
總結
| 維度 | 描述 |
|---|---|
| 本質 | 用計算力競爭記賬權 |
| 核心機制 | 解難題 → 發現新區塊 → 獲取獎勵 |
| 安全性 | 非常高（攻擊成本極大） |
| 缺點 | 能耗高、性能低、挖礦中心化趨勢嚴重 |
| 應用 | 比特幣、Litecoin、Dogecoin、早期以太坊等 |
