刚进入币圈相信你也一定听过一个既熟悉又陌生的名词-「挖矿」，你也可能听过，因为「挖到矿」而一夜暴富的故事，但其实，挖矿与前面提到的问题有着很大的关系，而它们都与另一个名词– 共识机制有关。

那到底什么是共识机制呢？它与挖矿又有什么关系？而挖矿到底是要挖什么「矿」？千万别被这些专有名词吓到了，只要接着往下看，你可以发现其实区块链没这么难！

什么是共识机制？

说明白了，其实共识机制一直存在在你我的身边。

假如你跟你的朋友们想决定晚餐要吃什么，有的想吃拉面、有的想吃牛排… 等等许多意见。最后你们大家决定，用投票的方式决定要吃什么，结果想吃拉面的人比较多，于是决定一起去吃拉面。

从意见分歧到一致决定去吃拉面，也就是你们对于吃晚餐这件事所产生的「共识」。而你们是透过投票产生的共识，所以「投票」，就是你们产生决定的「共识机制」。

这样看来，共识机制好像很常见，那为什么在区块链的世界里会特别的重要呢？

区块链为什么需要共识机制？

或许无法决定大家的晚餐吃什么，大不了各自吃自己喜欢的就好。但在分散式的区块链系统中，问题就会非常严重！

如果没有先设立好纪录资料的准则，每个人都只照自己的纪录走，没有确定的共识方向，系统纪录就会产生混乱，而导致整个系统无法运作下去！

所以说，区块链系统必须要先设定一套共识机制，让参与者都按照这个规则所产生的共识走下去，来维护系统资料的正确性，这样系统才能持续运作下去。

但如果是任何人都可以参加的区块链系统，要怎么让来自世界各地、相互不认识的人，共同维护区块链系统呢？这就要谈到另一个常与共识机制一同出现的名词– 挖矿。

什么是挖矿？

听到挖矿，在你脑中是不是浮现了戴起安全帽、拿着镐子，进去矿坑中挖宝石的画面？

虽然在区块链的世界里，挖矿并不是像前面说的一样，但两个的目标都是一样的– 透过开采、创造具有价值的东西获利。

在一般的挖矿，是获得宝石等有价值的矿物；而在区块链，则是靠帮助别人记帐。

为什么帮别人记帐可以获利？这个问题就好比问银行为什么要帮人们保管资产一样。因为银行可以从中（例如交易手续费）获得好处，所以它才会愿意这么做。

一般来说，区块链的共识机制通常也包含了奖励机制，给予协助维护与打包资料纪录到链上的矿工一些奖励，让人们更有动力去协助系统运作。而最常见的奖励，就是加密货币。

※ 补充说明，所谓的打包意思是将纪录到新区块中的资料进行加密运算后，利用特殊的编码技术– 例如比特币的SHA256 等杂凑函数，与上一块区块相连的过程。

这些协助打包资料工作的人，就被称为「矿工（Miner）」，而将资料打包纪录到区块链上的过程，就被称为「挖矿( Mining )」。
换句话说，区块链矿工所挖的矿，就是矿工依照共识机制完成记帐而获得的加密货币奖励。
当然，决定共识的方式不只有投票一种，在区块链的世界中也是如此。常见的共识机制，如PoW、PoS 等等，以下让我们用这两种共识机制来说明，矿工们要如何进行挖矿。

工作量证明( Proof of Work；PoW )

工作量证明是第一个，也是曾被广泛使用的共识机制模型。大家耳熟能详的加密货币，例如比特币( BTC )、以太坊( ETH ) 1.0 等等，都是采取此模型运作的。

在工作量证明，所有矿工会参与计算某个依一定密码学方式产生的数学难题（前段提到的杂凑函数值），并比看谁先算出。第一个解决题目的矿工，就取得这个区块的记帐权，并为区块链连接新的区块（又称为出块），随后将新区块广播至网络上，成为区块链上公认的纪录，其他矿工会依照新出的区块为准，继续竞争下一块的数学题。

换句话说，在工作量证明的状况下，投入越多工作资源（算力）、算的越快，就越容易获得记帐权。

在这个机制之下，显示卡的算力就成了奖励多寡的关键。这也是为什么有段时间显示卡一货难求的原因之一。

不过，由于工作量证明需要矿工投入大量电力去运算解题。 《纽约时报》就曾经报导，比特币在2021 年时的挖矿电力用量，几乎是Google 全球营运一年总用电量的7 倍，可见其对于资源消耗有多大。

权益证明（Proof of Stake；PoS）

针对工作量证明模式消耗资源的问题，在2011 年时， Bitcointalk 论坛上提出了权益证明模式，作为另一个共识机制方案。

现在很多区块链，例如艾达币( ADA )、以太坊2.0 等，都开始用POS 共识机制，让显卡挖矿渐渐变为夕阳产业。

权益证明要求参与记帐的人需要先质押一定数量的币。质押的越多，获得记帐权的机会也就越大。通常，为了避免大型质押节点垄断记帐权的状况，会再依质押的时间长短赋予「币龄( Coin Days )」，只要一获得记帐权后，该批质押的币龄就会重新计算。

换句话说，在权益证明的状况下，质押的币越多、越久，就越容易获得记帐权。

比较特别的是，在权益证明模型中，如果矿工验证了一笔虚假的交易到链上被发现，系统将会从他质押的币中扣除一定「罚金」，保障整体交易安全。

※ 补充说明：PoW 是利用电脑的算力进行挖矿，所以也有人称它为「算力挖矿」；虽然PoS 与PoW 的运作方式不同，但两者都是透过打包资料上链获取奖励，所以也有人称PoS 为「持币挖矿」。

挖矿奖励来自哪里？

矿工挖的矿是加密货币，这我们已经知道了，但这些加密货币是从哪里来的呢？

这里我们以比特币系统来举例。当矿工取得记帐权并完成打包资料到链上的工作时，他会获得两种奖励：

1.随新区块产出的新币

在比特币系统，每个新区块的产生，会一并发行一定数量的新币给打包这个区块的矿工。

然而，比特币约每四年会减少每个新区块一半的新币产出( 一开始是50 枚、2012 年时剩25 枚、2016 年时剩12.5 枚… )。比特币的总发行量定为2100 万枚，如果按照前面的发放速度，在2140 年时就会发放完毕。

如果没有新币产出，那之后矿工又有什么动力挖矿呢？

2.交易手续费

每笔比特币交易会收取一定比例的手续费。而获得记帐权的矿工也可以获得该区块的全部手续费作为奖励。

在其他系统，例如以太坊，使用者甚至可以选择付出更多的手续费( 在以太坊称为燃料费( gas fee ) ) ，让矿工优先选择手续费较高的交易先打包，加快交易被确认的速度。

所以，即使在没有新币产出的情况下，仍然可用手续费作为奖励矿工挖矿的诱因。

结语

共识机制是区块链，尤其是任何人都可以参与的公有链系统，在运作上不可或缺的的存在。而挖矿，是让人们参与系统维护的动力来源，两者可以说是区块链灵魂，是区块链系统能否存续运作的关键！

然而您应该也注意到了，不论您是想参与挖矿，或使用区块链上的服务，可能需要一个地方管理您的加密货币，用来收取奖励或支付手续费。在现实中可能是您的银行帐户或皮夹，那在区块链的世界是什么呢？

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