区块链必须要有矿工吗？新共识机制下矿工角色还存必要？

摘要： 这是一个非常好的问题，答案是：不一定，区块链不一定必须有矿工，“矿工”这个概念是特指工作量证明这种共识机制下的参与者，而区块链技术本身，其核心是去中心化的账本和共识机制，实现共识的...

这是一个非常好的问题，答案是：不一定，区块链不一定必须有矿工。

“矿工”这个概念是特指工作量证明这种共识机制下的参与者，而区块链技术本身，其核心是去中心化的账本和共识机制，实现共识的方式有很多种，因此也就有不同类型的“参与者”。

我们可以把区块链的共识机制想象成如何让一群互不信任的人，对一份公共账本的内容达成一致，而“矿工”只是其中一种“裁判”的角色。

下面我们来详细拆解一下：

什么是“矿工”？（PoW机制下的角色）

在比特币等使用工作量证明的区块链中，“矿工”是核心角色。

• 他们的工作是什么？

  1. 收集交易：将网络中等待确认的交易打包成一个“区块”。
  2. 竞争记账权：通过进行大量的、复杂的哈希运算（俗称“挖矿”）,来解决一个数学难题。
  3. 获得奖励：第一个解决难题的矿工，获得记账权，并将新区块添加到链上，作为回报,他会获得系统新产生的比特币和交易手续费作为奖励。

• 矿工的作用是什么？

  • 维护网络安全：攻击者需要拥有超过51%的算力才能篡改账本，这在大型PoW网络中成本极高,因此保证了安全性。
  • 创造新币：通过挖矿产生新的代币。
  • 确认交易：通过记账来确认交易的有效性。

矿工是PoW机制的产物。

没有矿工的区块链有哪些？（其他共识机制）

除了PoW，还有许多其他的共识机制，它们不需要“矿工”,而是由其他类型的角色来维护网络。

A. 权益证明

这是目前最流行、最成功的替代PoW的机制，以太坊在“合并”后就是从PoW转向了PoS。

• 参与者叫什么？ 他们被称为验证者。

• 他们的工作是什么？

  1. 质押代币：需要锁定（质押）一定数量的平台原生代币（比如ETH）。
  2. 随机被选中：系统根据质押代币的数量和时间等因素,随机选择一个或一组验证者来创建新区块。
  3. 获得奖励：被选中的验证者创建区块并获得奖励，如果他们行为不端（比如作恶或离线），他们质押的代币会被罚没，这被称为“削减”。

• 与矿工的区别：

  • 竞争 vs. 抽奖：矿工是算力竞争,验证者是概率抽奖。
  • 能源消耗：PoS不进行大量计算，因此能耗极低,非常环保。
  • 准入门槛：PoS的门槛是拥有代币,而PoW的门槛是拥有昂贵的矿机。

B. 委托权益证明

这是PoS的变种,为了让更多普通用户参与而设计。

• 参与者叫什么？

  • 验证者：与PoS类似,负责创建区块。
  • 委托人：普通用户，没有足够的技术或资金成为验证者，但他们可以将自己的代币“委托”给自己信任的验证者。

• 工作流程： 普通用户（委托人）将自己的代币质押给验证者，帮助验证者获得更高的选中概率，验证者成功创建区块后,会将奖励分一部分给委托自己的人。

  

• 例子：Cardano (ADA)、Polkadot (DOT)、Solana (SOL) 等都使用DPoS或其变种。

C. 实用拜占庭容错

这是一种更古老的共识机制,常见于联盟链或私有链。

• 参与者叫什么？ 他们被称为节点 或验证节点。

• 他们的工作是什么？ 节点之间通过多轮投票和消息传递，就哪个区块是有效的达成一致，这个过程不需要挖矿,而是基于算法和节点间的通信。

• 特点：

  • 即时最终性：一旦区块被确认，就不可逆，没有“确认等待时间”。
  • 效率高：交易确认速度快。
  • 去中心化程度较低：通常用于有预先筛选和许可的节点网络,如企业联盟链。

• 例子：Hyperledger Fabric (常用)、Stellar (XLM)。

D. 其他共识机制

• 权威证明：这是一种中心化程度较高的机制，由一组被预先授权的“权威节点”来验证交易,通常用于私有链或企业内部系统。
• 历史证明：Filecoin (FIL) 使用的一种独特机制，矿工（这里还叫矿工，但工作内容不同）通过证明自己存储了有效数据来获得奖励,而不是通过计算。

总结对比

区块链不需要“矿工”，因为“矿工”只是工作量证明机制下的特定产物。

随着区块链技术的发展，为了解决PoW高能耗、低效率等问题，涌现出了PoS、DPoS、PBFT等多种共识机制，这些机制由验证者、节点、委托人等不同角色来维护网络的安全和运行，它们同样实现了去中心化的账本共识,但方式和效率各不相同。

当谈论区块链时，不能将其与“矿工”划等号，两者是“技术”与“一种实现该技术的具体方式”之间的关系。