科普園地10 | 以太坊挖礦是怎么回事？_區塊鏈:rly幣為什么要關閉以太坊側鏈

凡是涉及到幣，就一定離不開挖礦。以太坊網絡中，想要獲得以太坊，也要通過挖礦來實現。那么，說到挖礦，就一定離不開共識機制。比特幣的共識機制是PoW(工作量證明機制）。簡單來說，就是多勞多得，你付出的計算工作越高，你就越有可能第一個找到正確的哈希值，就越有可能得到比特幣獎勵。但是，比特幣的PoW存在著一定的缺陷，就是它處理交易的速度太慢，礦工們需要不斷地通過計算來碰撞哈希值，這是勞民傷財且效率低下的。以太坊為了彌補比特幣的不足，提出了新的共識機制，名叫PoS(這是英文的縮寫，意思是“權益證明”，也有翻譯成“股權證明”的）。PoS簡單來講，其實就跟它的字面意思一樣：權益、股權，你持有的幣越多相當于你的股權越多，你的權益越高。以太坊的PoS就是說：你持幣越多，你持有幣的時間越久，你的計算難度就會降低，挖礦會容易一些。說以太坊的共識機制是PoS，沒錯，但是，PoS只是以太坊發布之初的一個計劃或者說目標，目前以太坊采用的共識機制也是PoW，就是比特幣那個PoW。在以太坊最初的設定中，以太坊希望能夠通過階段性的升級，在前期依舊采用PoW來構建一個相對穩定的系統，之后逐漸采用PoW+PoS，最后完全過渡到PoS。這里涉及到兩個信息點：第一個信息點是，以太坊采用的PoW，但是并不是一模一樣的，是有差別的；第二個信息點是，以太坊最初的設定中，希望通過階段性升級來最終實現由PoW向PoS過渡的。下面的內容，我們來對這兩個信息點逐一說明一下。一、以太坊目前采用的共識機制也是PoW，它和比特幣的PoW到底有什么不同呢？簡單來說，就是以太坊挖礦難度可以調節，比特幣挖礦難度不能調節。這就好比我們高考，因為各個省份的教學情況、生源人數都不一樣，所以高考分為全國卷和各省自主命題。以太坊說：我贊成這樣分地區出題！但比特幣說：不行，必須全國同一卷，大家難度都一樣！比特幣是利用計算機算力做大量的哈希碰撞，列舉出各種可能性，來找到一個正確哈希值。而以太坊系統呢，它有一個特殊的公式用來計算之后的每個塊的難度。如果某個區塊比前一個區塊驗證的更快，以太坊協議就會增加區塊的難度。通過調整區塊難度，就可以調整驗證區塊所需的時間。以太坊協議規定，難度的動態調整方式是使全網創建新區塊的時間間隔為15秒，網絡用15秒時間創建區塊鏈，這樣一來，因為時間太快，系統的同步性就大大提升，惡意參與者很難在如此短的時間發動51%的算力去修改歷史數據。二、以太坊最初的設定中，希望通過階段性升級來最終實現由PoW向PoS過渡。時間追溯到2014年，以太坊發布之初，團隊宣布將項目的發布分為四個階段，即Froniter、Homestead、Metropolis和Serenity。前三個階段共識機制采用PoW，第四個階段切換到PoS。2015年7月30號，以太坊第一個階段“前沿”正式發布，這個階段只適用于開發者使用，開發人員可于在以太坊網絡上編寫智能合約和去中心化應用程序DAPP，礦工開始進入以太坊網絡維護網絡安全并挖礦得到以太幣。前沿版本類似于測試版，證明以太坊網絡到底是不是可靠的。2016年3月14日，以太坊進入到第二個階段“家園”，這一階段，以太坊提供了錢包功能，讓普通用戶也可以方便體驗和使用以太坊。其他方面沒有什么明顯的技術提升，只是表明以太坊網絡已經可以平穩運行。2017年9月，以太坊已經進行到第三個階段“大都會”。“大都會”由拜占庭和君士坦丁堡兩次升級組成，這個階段的的目標是希望能夠引入PoW和PoS的混合鏈模式，為PoW向PoS的順滑過渡做準備。最近比較熱門的“以太坊君士坦丁堡升級”就是為實現由PoW向PoS過渡奠定良好的基礎的。三、以太坊挖礦所得的獎勵怎么算？以太坊挖礦會得到對多少獎勵呢？贏得區塊創建競爭成功的礦工會得到這么幾項收入：1）靜態獎勵，5個以太坊；2）區塊內所花費的燃料成本，也就是Gas，這部分我們上一期內容講過;3）作為區塊組成部分，包含“叔區塊”的額外獎勵，每個叔區塊可以得到挖礦報酬的1/32作為獎勵，也就是5乘以1/32，等于0.15625個以太坊。這里我們簡單解釋一下“叔區塊”，“叔區塊”這個概念是以太坊提出來的，為什么要引進叔塊的概念？這還要從比特幣說起。在比特幣協議中，最長的鏈被認為是絕對的正確。如果一個塊不是最長鏈的一部分，那么它被稱為是“孤塊”。一個孤立的塊是一個塊，它也是合法的，但是可能發現的稍晚，或者是網絡傳輸稍慢，而沒有能成為最長的鏈的一部分。在比特幣中，孤塊沒有意義，隨后將被拋棄掉，發現這個孤塊的礦工也拿不到采礦相關的獎勵。但是，以太坊不認為孤塊是沒有價值的，以太坊系統也會給與發現孤塊的礦工回報。在以太坊中，孤塊被稱為“叔塊”(uncleblock)，它們可以為主鏈的安全作出貢獻。因為以太坊十幾秒的出塊間隔太快了，會降低安全性，通過鼓勵引用叔塊，使引用主鏈獲得更多的安全保證(因為孤塊本身也是合法的)，而且，支付報酬給叔塊，還能激發礦工積極挖礦，積極引用叔塊，所以，以太坊認為，它是有價值的。

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

動態 | 鏈客社區聯合北京交通廣播推出區塊鏈技術科普節目:12月11日15:15—16:00，區塊鏈技術社區——鏈客區塊鏈技術社區將聯合北京交通廣播FM103.9從零開始為大眾科普解碼區塊鏈技術，蜻蜓FM及北京廣播網同期進行全球直播。首期做客嘉賓為鏈客區塊鏈技術社區創始人郄建軍和百度區塊鏈產品負責人于雅楠。[2019/12/11]

動態 | 區塊鏈技術入選科普雜志《科學美國人》2019十大突破性技術榜單:據新浪網今日新聞報道，美國科普雜志《科學美國人》公布 2019 十大突破性技術榜單。區塊鏈技術因在保障食品安全中的作用而上榜。 入選榜單具體原因：區塊鏈技術的發展應用將顯著改善食品污染源數據追蹤的困境。利用區塊鏈云端系統，食品制造商可以依次在計算機儲存各類過程的信息。[2019/9/29]

中科院自動化研究所將面向大中小學生開展區塊鏈等主題的科普講座:5月21日，新華網訊，今年，中國科學院自動化研究所將舉辦第十四屆“自動化之光”公眾科學開放日活動。屆時，自動化所將面向大中小學生分別開展《腦與智能》、《區塊鏈技術與平行智能》、《大數據時代的視覺智能》、《動畫真奇妙》等4個主題報告，用實例和生動的演示深入淺出地為大家揭示智能技術的原理和奧妙。[2018/5/21]

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