工作量证明（Proof of Work）是一种共识机制：计算机竞相求解一道困难的数学难题，胜出者获得添加下一个交易区块的权利。这道难题除了"求解成本高昂"之外没有任何用途，而这份成本正是安全性的来源。
自 2009 年 1 月以来，Bitcoin一直采用该机制，其账本从未被成功改写过。这一记录的代价是实实在在的：剑桥比特币电力消耗指数（CBECI）估计，该网络在 2025 年初的功率需求约为 20 吉瓦，折合年化约 175 太瓦时。
它解决的问题
在没有中心机构裁决的情况下，分布式网络仍然需要一种方式来就哪些交易有效达成一致。
让参与者投票会立刻失效，因为任何人都可以创建无限多个身份。伪造一百万个节点几乎没有成本，于是按身份投票就变成了按"谁能生成最多身份"投票。这被称为女巫攻击（Sybil attack）。
工作量证明把影响力绑定在无法伪造的东西上：投票权重由算力决定，而算力需要消耗电力与硬件。伪造一百万个身份不足挂齿；获得一百万倍的算力则并非如此。
挖矿实际如何运作
尽管这道难题听起来复杂，其概念其实很简单。
矿工取出他们想要添加的区块，将其与一个不断变化的数字（称为 nonce，随机数）组合，再送入哈希函数运算。哈希是一种单向指纹：从输入计算很容易，反向推导则实际上不可能。
得出的哈希值必须低于网络设定的目标值。由于没有任何方法可以直接算出正确的 nonce，矿工只能每秒数十亿次地不断尝试，直到有人产生出一个符合条件的哈希。
找到它的人会把该区块广播给区块链网络的其余部分。其他每个节点都能在极短时间内完成校验。这种不对称性正是其精妙之处：求解需要巨量工作，验证几乎不费力气。
新产出的币加上区块中的交易手续费归胜出者所有。在 Bitcoin 上，经过 2024 年 4 月的减半之后，该奖励为 3.125 BTC，并将在 2028 年 4 月前后再次减半。
难度调整
无论指向它的算力有多少，Bitcoin 都以大约每十分钟出一个区块为目标。
每 2,016 个区块（约两周），网络会衡量这些区块的产出速度并调整目标值。更多矿工加入会让难题变难，矿工退出则会让它变简单。
得益于这一机制，自 2009 年以来出块间隔始终维持在十分钟左右，而网络算力已增长了若干个数量级。这也解释了为什么能耗跟随奖励价值而非交易数量变化：矿工的投入会一直增加到挖矿不再有利可图为止。
51% 攻击
这就是理论上的脆弱点，以及它在现实中的限度。
控制网络算力的一半以上，可以让攻击者排除某些交易，并回滚自己近期的交易，即先花掉币，再改写历史让这笔支出失效。
他们做不到的是从其他人的地址中窃取币——那需要私钥而非算力——也无法在既定发行计划之外创造新币。
对 Bitcoin 而言，所需的硬件与电力使这种攻击在经济上不理性。即便成功，也很可能摧毁被攻击资产本身的价值。规模较小的工作量证明链确有真实的脆弱性，已有若干条链遭此攻击，因为租用足以压倒小型网络的算力成本并不高。
工作量证明与权益证明的对比
| 工作量证明 | 权益证明 | |
|---|---|---|
| 由谁添加区块 | 求解难题的矿工 | 部分随机选出、按质押量加权的验证者 |
| 参与成本 | 硬件与电力 | 锁定为质押的资本 |
| 能源消耗 | 按设计即为高消耗 | 极低 |
| 攻击成本 | 在算力上压过整个网络 | 取得并承担大量质押的风险 |
| 作弊的惩罚 | 浪费的电力 | 质押被销毁，即所谓罚没（slashing） |
| 采用者 | Bitcoin、Litecoin、Dogecoin、Monero | 2022 年 9 月起的 Ethereum，以及 Solana、Cardano、Avalanche |
两者之间的核心争论在于：安全性应当由什么来支撑。工作量证明把它锚定在系统之外的物理资源上；权益证明把它锚定在代币自身的价值上——批评者认为这是循环论证，支持者则认为这已经足够，因为攻击者会摧毁自己的质押。
坦率地看能源问题
各方估算差异巨大，而这一点本身就值得了解。
剑桥的 CBECI 会发布下限、上限与最佳估计值，因为其输入无法被直接观测。其 2025 年初的最佳估计约为年化 175 太瓦时。剑桥另一项于 2025 年 4 月发布的矿业调查，则基于上报活动估算约为 138 太瓦时。剑桥还在 2023 年修订了自己的方法，在发现旧硬件假设高估了消耗后，将其 2021 年的估计值从 104 太瓦时下调至 89 太瓦时。
有两点细微之处在多数报道中被忽略了。能耗由算力与奖励价值驱动，而非由交易数量驱动，因此被广泛引用的"每笔交易能耗"并不是一个有意义的指标。此外，矿工会追逐最廉价的电力，这往往意味着使用那些原本会被浪费的搁浅电力或过剩电力。
这些都不能说明消耗量很小，但确实说明简单的类比会造成误导。
mb.io 在其中的位置
工作量证明保护资产的安全；如何获得受监管的渠道去接触它，则是另一个问题。
mb.io 是一家受监管的加密货币现货交易所，由 MultiBank Group 提供支持——这家金融机构成立于 2005 年，服务 100 多个国家和地区的 200 多万名客户。
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常见问题
工作量证明如何保护区块链安全？
通过让出块变得昂贵。改写历史需要以比网络其余部分产出新区块更快的速度，重新完成后续每个区块的计算工作，其成本高于该攻击可能带来的实际收益。
工作量证明为什么耗电这么多？
因为这份开销正是安全机制本身，而不是副作用。难度会自动调整，使矿工整体的投入达到挖矿不再有利可图的临界点，这就把能耗与奖励价值绑定在了一起。
什么是 51% 攻击？
即控制网络算力的一半以上，从而使攻击者能够回滚自己近期的交易并排除他人的交易。但这不能让他们从其他地址窃取资产，也不能在发行计划之外创造新币。
权益证明比工作量证明更好吗？
两者做出了不同的取舍。权益证明的能耗只是前者的一小部分，并把安全性与代币自身的价值绑定。而工作量证明把安全性锚定在系统之外的物理资源上。哪种更可取，取决于您认为安全性应当建立在什么之上。
Bitcoin 实际耗费多少能源？
各方估算并不一致。剑桥 CBECI 在 2025 年初的最佳估计约为年化 175 太瓦时，而剑桥另一项行业调查给出的数字接近 138 太瓦时。由于输入无法直接观测，可信来源都会发布区间值。
哪些加密货币使用工作量证明？
规模较大的有 Bitcoin、Litecoin、Dogecoin 与 Monero。Ethereum 在 2022 年 9 月之前使用它，如今运行在权益证明之上。
什么是难度调整？
这是保持出块时间稳定的机制。Bitcoin 每 2,016 个区块（约两周）重新计算难题的目标值，算力增加时让它更难，算力退出时让它更容易。
