数据词典：PoW（Proof of Work）

赵老师

在比特币中，任意一个节点都有进行打包区块的权利，但是，其打包的结果必须得到其他参与者的承认，这个过程称为共识。

比特币采用了工作量证明（PoW）作为全网的共识机制。在PoW的框架下，不是任意情况都可以产生一个合法的区块，区块的哈希值必须满足一定的条件。一个哈法的区块的哈希值的前n位必须为0.然后，如果一个区块确定下来的话，那么它的哈希值就是固定的。为了使得整个区块的哈希值满足整个条件，区块中增加了一个可以动态变化的数字，打包区块的人必须找到一个合适的数来“凑数”，最终产生一个满足条件的区块哈希值。其中，n称为难度，而这个合适数字便是区块头中的Nonce。

由于哈希函数的单向性，不能够通过哈希值来逆推出一个合适的Nonce，所以这个Nonce只能通过随机尝试的方式来找到。这个随机尝试的过程有点类似于幸运大抽奖，只不过这个抽奖的代价是时间而不是金钱，而奖品则是打包区块的权利。每个参与的人会不停地穷举一个随机的Nonce和区块的其他部分一起计算哈希值，直到找到一个符合产生区块难度要求的哈希值的Nonce为止。

但是，由于采用了PoW来确认产生区块，如果只是单纯地打包区块的话，打包区块的人将会花费大量的时间和计算资源来确认区块，这是一件费力不讨好的工作，自然不会有头脑清醒的人去参与打包。

为此，比特币系统规定了打包区块可以得到一定数量的比特币作为打包区块的奖励，用来激励节点参与打包。这些打包区块的奖励是所有比特币的唯一来源，所有的比特币交易链条追溯到最开始便是一个特殊的矿工的打包区块奖励交易。这个交易没有输入，只有转向打包者的输出。由于这个寻找合适Nonce的过程犹如在沙中淘金、山中采矿一样产出比特币系统中所能够使用的比特币，这个过程也被形象地称为挖矿，而参与PoW共识中打包区块的比特币节点被形象地称为矿工。

虽然总有不幸者从未中奖，但是，总会有那些幸运儿可以很快地找到合适的Nonce来满足难度的要求。在哈希函数足够随机并且参与者足够多的情况下，能够找到合适Nonce所需要的时间的期望值将会收敛到一个值，而这个值与难度是相关的。

【出处】郑子彬,陈伟利,郑沛霖.区块链原理与技术.清华大学出版社,2021年3月第1版.