先來理解下比特幣挖礦工作量證明。

一個(gè)挖礦的過程是計(jì)算一個(gè)隨機(jī)數(shù)，誰先算出這個(gè)符合條件的數(shù)，這個(gè)條件叫“目標(biāo)值”，就成功挖到一個(gè)區(qū)塊，就可以拿到區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)和交易手續(xù)費(fèi)了�？紤]到交易安全性，比特幣系統(tǒng)設(shè)定全網(wǎng)平均10分鐘就會(huì)有人算對(duì)一次，如果這個(gè)平均時(shí)間比10分鐘快，那系統(tǒng)就會(huì)加大計(jì)算的難度，反之就減少。

為了衡量挖礦出塊時(shí)間，系統(tǒng)定義了一個(gè)叫“難度”的值。“難度值”和“目標(biāo)值”是可以通過計(jì)算公式相互計(jì)算的。

為了給出弱區(qū)塊的定義，我們先將比特幣通過POW挖出符合“目標(biāo)值”的區(qū)塊叫“強(qiáng)區(qū)塊”。請(qǐng)記住“目標(biāo)值”和“強(qiáng)區(qū)塊”這兩個(gè)概念。

比特幣挖礦采用工作量證明機(jī)制，是什么意思呢？

工作量證明（Proof of Work,簡稱POW）是共識(shí)機(jī)制的一種，可簡單理解為一份證明，證明你做過一定量的工作，即我通過查看工作結(jié)果就能知道你完成了指定量的工作。

比特幣挖礦采用的就是工作量證明機(jī)制，比特幣網(wǎng)絡(luò)通過調(diào)節(jié)計(jì)算難度，保證每次競(jìng)爭記賬都需要全網(wǎng)礦工計(jì)算約10分鐘，才能算出一個(gè)滿足條件的結(jié)果。該結(jié)果即“區(qū)塊頭”里包含的隨機(jī)數(shù)。

工作量證明是指，如果礦工找到了一個(gè)滿足條件的結(jié)果，我們便可以認(rèn)為全網(wǎng)礦工完成了指定難度系數(shù)的工作量。獲得記賬權(quán)的幾率取決于礦工工作量占比全網(wǎng)的比例，如果占比30%，那么獲得記賬權(quán)的幾率也是30%。所以提高工作量占比才能提高競(jìng)爭力，才能獲得更多新誕生的比特幣！

這種“弱區(qū)塊”的出塊速度就要比“強(qiáng)區(qū)塊”快很多，比如快4倍，或10倍，依據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的“低難度值”是原“難度值”的多少而定。

弱區(qū)塊和強(qiáng)區(qū)塊類似，也包含類似的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也有前散列值、隨機(jī)數(shù)、根散列值、coinbase信息，和大量的交易交易。這種弱區(qū)塊書寫成“Δ-區(qū)塊”。

由弱區(qū)塊組成的鏈就稱為子鏈，這是依附在強(qiáng)區(qū)塊鏈上的。當(dāng)有礦工挖到一個(gè)強(qiáng)區(qū)塊時(shí)，子鏈就關(guān)閉了。然后系統(tǒng)再開啟一個(gè)子鏈，等著依附到下一個(gè)強(qiáng)區(qū)塊上。

當(dāng)有礦工挖到強(qiáng)區(qū)塊后，依附在上面的子鏈就會(huì)被打包進(jìn)強(qiáng)區(qū)塊。關(guān)閉子鏈后，這個(gè)強(qiáng)區(qū)塊的具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該和現(xiàn)有的區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全一樣。

工作證明(Proof Of Work，簡稱POW)，顧名思義，即工作量的證明。通常來說只能從結(jié)果證明，因?yàn)楸O(jiān)測(cè)工作過程通常是繁瑣與低效的。

比特幣在Block的生成過程中使用了POW機(jī)制，一個(gè)符合要求的Block Hash由N個(gè)前導(dǎo)零構(gòu)成，零的個(gè)數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。要得到合理的Block Hash需要經(jīng)過大量嘗試計(jì)算，計(jì)算時(shí)間取決于機(jī)器的哈希運(yùn)算速度。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)提供出一個(gè)合理的Block Hash值，說明該節(jié)點(diǎn)確實(shí)經(jīng)過了大量的嘗試計(jì)算，當(dāng)然，并不能得出計(jì)算次數(shù)的絕對(duì)值，因?yàn)閷ふ液侠韍ash是一個(gè)概率事件。當(dāng)節(jié)點(diǎn)擁有占全網(wǎng)n%的算力時(shí)，該節(jié)點(diǎn)即有n/100的概率找到Block

Hash。

工作證明機(jī)制看似很神秘，其實(shí)在社會(huì)中的應(yīng)用非常廣泛。例如，畢業(yè)證、學(xué)位證等證書，就是工作證明，擁有證書即表明你在過去投入了學(xué)習(xí)與工作。生活大部分事情都是通過結(jié)果來判斷的。

弱區(qū)塊沒有區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)，只有強(qiáng)區(qū)塊才有。但弱區(qū)塊有交易手續(xù)費(fèi)，所以礦工也可以通過挖弱區(qū)塊獲得收益。

挖到強(qiáng)區(qū)塊的礦工，是無法拿到弱區(qū)塊里的交易手續(xù)費(fèi)的。每一個(gè)弱區(qū)塊被挖出來后，該礦工會(huì)在弱區(qū)塊里構(gòu)建一筆“弱coinbase交易tx”，將該弱區(qū)塊里的所有礦工費(fèi)收集在這筆“tx”里。但這筆tx在強(qiáng)區(qū)塊被挖出前是無效的，只有等到強(qiáng)區(qū)塊被挖出后，子鏈被關(guān)閉時(shí)，由強(qiáng)區(qū)塊礦工來分配所有的交易手續(xù)費(fèi)。

這多考驗(yàn)礦工人性，如果沒有硬分叉，我很難相信弱區(qū)塊能夠形成協(xié)議共識(shí)。雖然Bitcoin unlimited的開發(fā)者始終認(rèn)為弱區(qū)塊是不需要硬分叉來部署。不過，這只是理論上不需要，工程上最好是設(shè)計(jì)成硬分叉。

比特幣牽涉到的利益關(guān)系極其復(fù)雜，對(duì)比特幣協(xié)議的進(jìn)化需要多種領(lǐng)域的知識(shí)，包括經(jīng)濟(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué) ，甚至現(xiàn)在還牽扯進(jìn)來了各種政治類智慧。

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