在上篇文章中，我们讲到了区块链中的共识机制，其中工作量证明机制（PoW）和股权证明机制（PoS）在区块链中被广泛使用的共识机制。经过上一次的的简要介绍，相信大家对两种机制已经不再陌生，那么，从今天开始，我们将分别讲一讲这两种机制的原理。
今天的这篇文章，我们要介绍的是工作量证明机制（PoW）。
我们已经知道的是，工作量证明机制(Proof of Work)，简称PoW，简单来说就是用来对已经完成的工作量进行官方承认的证明，这是所有节点达成的共识，它是一个用来进行分布式通信时间机制。PoW是比特币系统所使用的机制，同时被所有需要挖矿得到数字货币的区块链系统所通用的一种机制。在挖矿活动中，PoW一种按劳分配的机制，挖矿的贡献量越多，所获得的回报也就越多，也就是说，回报是与你付出的劳动和挖矿设备性能成正比的。
事实上，PoW机制并不是在区块链中才被首次使用的，早在1993年，该算法就已经诞生了，这是由Cynthia Dwork 和Moni Naor最早提出的 。
其实，在PoW机制诞生之初，它的作用在于处理垃圾邮件，设计反垃圾邮件系统，比较有名的例子就是谷歌邮箱。谷歌的反垃圾邮件系统的工作流程如下：每个服务器向谷歌邮件服务器发送电子邮件之前，增加了一项操作，那就是对工作量进行计算，这项操作在邮件发送端进行，需要耗费发送端2到3秒的时间用于计算过程。如果发邮件的个体是个人，那么每封邮件耗费的时间并不会对操作者及服务器产生明显的影响；但是如果是垃圾邮件系统，邮件是在同一时间大批量向外发送，因此会产生相当长的计算时间，因此会阻止该系统批量发送邮件。这就是PoW机制早期的应用。
在早期工作中，PoW机制作为一种经济策略，通过要求客户端做一些耗时运算来防止资源与服务滥用，这些运算需要耗费适当的时间且易被服务器验算，用作获取资源或服务的一种担保证明，证明这是正常合理的请求。
但是，早期的PoW机制并没有引起广泛的关注，而是到了区块链系统中，这种机制才重新焕发了生机。
那么，在区块链系统中，PoW机制又是如何工作的呢？
区块链的PoW机制需要满足一定的条件：
生成证明需要经过一定数量和难度的计算达到耗费一定时间的目的；
生成的证明可以适用于不同难度和类型的内容；
当且仅当完成该计算才可以生成最后的证明，不可以被简单伪造；
生成的证明可以被检验，计算过程要具有可重复性，不能因为时间地点等外在因素而影响，仅与工作量相关。
因此，根据这些条件，SHA256算法被选择出来，并被广泛应用。
安全散列算法（Secure Hash Algorithm），简写为SHA，它是一组密码散列函数。这一组密码散列函数是由美国国家安全局（NSA）设计，美国国家标准与技术研究院（NIST） 发布。其中，所使用的SHA256算法是一种哈希函数，输出值的长度为256位。
在比特币系统中，挖矿活动的主要内容就是生成比特币的工作量证明，。
出现在区块生成过程中。我们已经知道，区块链中新区块的生成离不开哈希值的计算。在比特币的工作量证明过程中，是不停的将不同的nouce字段值（区块头数据结构的一部分）作为SHA256算法的输入值，计算哈希值。由于哈希值的计算不可逆，因此只能通过最简单的穷举法来进行尝试，直至找到正确的哈希值，进而找到所需的nouce字段值，进行广播，这样就判定为挖矿活动成功。
因此，所谓挖矿，就是通过穷举算法计算哈希值，寻找nouce字段值的一场猜字游戏，最快成功的那个人就是这场挖矿游戏的胜利者。那么，PoW机制是计算这场猜字游戏的工作量的官方证明，用来进行数据可信任的检测，它是目前区块链共识算法中最简单、最有效、使用最广泛的一种算法。在现行的数字货币中，比特币，以太坊等均是采用了这种机制。
但是，随着比特币挖矿难度的增加，其实是哈希值计算难度增加，PoW机制的运作需要更长时间的计算，同时也需要具有更强计算能力的硬件设备更多的电力资源，目的只是验证交易，这也是不得不付出的代价。
下篇文章，我们将继续讲解另一共识机制——股权证明机制（PoS）。
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