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{{NoteTA
|G1=IT
}}

'''工作量證明'''（Proof-of-Work，PoW）是一種對應服務與資源濫用、或是[[阻斷服務攻擊]]的經濟對策。

一般要求使用者進行一些耗時適當的複雜運算，並且答案能被服務方快速驗算，以此耗用的時間、設備與能源做為擔保成本，以確保服務與資源是被真正的需求所使用。此概念最早由{{le|Cynthia Dwork}}和{{le|Moni Naor}}於1993年的學術論文提出{{r|"DwoNao1992"}}，而工作量證明一詞則是在1999年由{{le|Markus Jakobsson}}與Ari Juels.{{r|"JaJue1999"}}所發表。現時此技術成為了[[加密貨幣]]的主流[[共識機制]]之一，如[[比特幣]]所採用的技術。

== 技術原理 ==

工作量證明最常用的技術原理是[[雜湊函數]]。由於輸入雜湊函數<math>h</math>的任意值<math>n</math>，會對應到一個<math>h(n)</math>結果，而<math>n</math>只要變動一個[[位元]]，就會引起[[雪崩效應]]，所以幾乎無法從<math>h(n)</math>反推回<math>n</math>，因此藉由指定尋找<math>h(n)</math>的特徵，讓使用者進行大量的[[暴力破解法|窮舉]]運算，就可以達成工作量證明。

我們若指定<math>h(n)</math>的[[16進位]]值的前四值，求<math>n</math>，這樣統計上平均約要運行2<sup>16</sup>次<math>h(n)</math>雜湊運算，才會得到答案，但驗算只要進行一次就可以了。如果想要增加難度，那就增加指定的位數即可。以[[SHA256]]函數舉例，假設我們要處理資料<code>Hello World</code>，並找出<math>h(n)</math>前四值為0000的<math>n</math>，如果從<code>Hello World0</code>開始加上一個[[十進位]]數[[ASCII]]進行窮舉猜測，到<code>Hello World107105</code>時才會得到符合條件的<math>h(n)</math>：

 '''0000'''BFE6AF4232F78B0C8EBA37A6BA6C17B9B8671473B0B82305880BE077EDD9

驗算時只要將Hello World107105代入SHA256函式一次即可。

==加密貨幣的應用==

由於加密貨幣多由[[區塊鏈]]所建構，而區塊鏈本來就要依賴雜湊函數來做為資料正確無誤的擔保，所以在加密貨幣上使用工作量證明，是非常簡明的設計。由分散在各處的[[电子计算机|計算機]]，競賽誰能最早找出，搭配原本要打包的資料的窮舉猜測值（[[nonce]]），誰就等同獲得該區塊的打包權（記帳權）。此猜測值被找出後，與資料、雜湊值一起打包成塊後廣播，經多數節點確認與承認，打包者就能獲得打包該區塊所提供的獎勵。<ref>{{cite web|title=揭秘比特币和区块链（二）：什么是工作量证明？|url=http://www.infoq.com/cn/articles/bitcoin-and-block-chain-part02|access-date=2017-09-22|archive-date=2018-11-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20181107004320/http://www.infoq.com/cn/articles/bitcoin-and-block-chain-part02|dead-url=no}}</ref>一般採用工作量證明的加密貨幣，好比比特幣，會設定成隨著參與競賽的算力增減，而調整找尋猜測值的難度，以維持合理的運作速度。

*優點
**架構簡明扼要、有效可靠。
**由於要獲得多數節點承認，那攻擊者必須投入超過總體一半的運算量（51%攻擊），才能保證篡改結果。這使得攻擊成功的成本變得非常高昂，難以實現。
**某種程度上是公平的，你投入越多的算力，你獲得打包權的機率也等比增加。

*缺點
**非常浪費能源。投入在一種加密貨幣上的能源，可能會超過一個小型國家的總使用量。<ref>{{cite web|title=全球瘋挖礦，挖幣總耗電量竟與一個國家用電量一樣高！|url=http://www.techalook.com.tw/cryptocurrency-mining-consumes-more-power-than-a-country/|access-date=2017-09-22|archive-date=2020-10-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20201001154159/http://www.techalook.com.tw/cryptocurrency-mining-consumes-more-power-than-a-country/|dead-url=no}}</ref>
**由於加密貨幣在世界上已成為一種投資標的，所以技术人员開發出了由[[特殊應用積體電路|ASIC]]組成的特製計算设备（矿机），壟斷算力。這與加密貨幣的去中心化思想背道而馳。
***也因此，後期開發的加密貨幣有針對抗ASIC的演算法設計，例如[[以太坊]]採用的[[Ethash]]（Dagger-Hashimoto）算法。
***後期開發的加密貨幣陸續使用了[[持有量證明|POS]]機制（例如[[以太坊]]）或DPOS機制（例如[[比特股]]﹑EOS）。

=== 截至 2025 年，使用 PoW 機制的虛擬貨幣，市值排名前十的為<ref>{{Cite web|date=2023-07-30|title=PoW 工作量證明是什麼意思？和 PoS 比較如何？PoW 已經過時了嗎？|url=https://coindada.com/article/what-is-pow-proof-of-work/#pow-crypto|website=CoinDada|access-date=2023-08-15|archive-date=2023-08-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20230815111636/https://coindada.com/article/what-is-pow-proof-of-work/#pow-crypto|dead-url=no}}</ref><ref>{{Cite web |title=Top PoW Tokens by Market Capitalization |url=https://coinmarketcap.com/view/pow/ |website=CoinMarketCap |language=en |access-date=2025-02-05}}</ref>： ===

# [[比特币|BTC 比特幣]]
# [[狗狗币|DOGE 狗狗幣]]
# [[莱特币|LTC 萊特幣]]
# [[比特幣現金|BCH 比特幣現金]]
# [[门罗币|XMR 門羅幣]]
# [[以太坊經典|ETC 以太坊經典]]
# KAS (Kaspa）
# BSV (Bitcoin SV)
# CFX (Conflux)
# ZEC (Zcash)

== 參考 ==
{{reflist|30em|refs=
<ref name="DwoNao1992">{{cite journal | first1 = Cynthia | last1 = Dwork | author1-link = Cynthia Dwork | first2 = Moni | last2 = Naor | author2-link = Moni Naor | title = Pricing via Processing, Or, Combatting Junk Mail, Advances in Cryptology | journal = CRYPTO’92: Lecture Notes in Computer Science No. 740 | publisher = Springer | year = 1993 | pages = 139–147 | url = http://www.wisdom.weizmann.ac.il/~naor/PAPERS/pvp.ps | access-date = 2017-09-22 | archive-date = 2017-11-26 | archive-url = https://web.archive.org/web/20171126072840/http://www.wisdom.weizmann.ac.il/~naor/PAPERS/pvp.ps | dead-url = no }}</ref>
<ref name="JaJue1999">{{cite journal | first1 = Markus | last1 = Jakobsson | first2 = Ari | last2 = Juels | url = http://www.emc.com/emc-plus/rsa-labs/staff-associates/proofs-of-work-protocols.htm | title = Proofs of Work and Bread Pudding Protocols | journal = Communications and Multimedia Security | pages = 258–272 | publisher = Kluwer Academic Publishers | year = 1999 | access-date = 2017-09-22 | archive-date = 2017-04-17 | archive-url = https://web.archive.org/web/20170417085622/https://www.emc.com/emc-plus/rsa-labs/staff-associates/proofs-of-work-protocols.htm | dead-url = no }}</ref>
}}

== 參閱 ==
* [[區塊鏈]]
* [[雜湊函數]]
* [[加密貨幣]]
* [[加密電子貨幣列表]]
*[[持有量證明]]

==外部連結==
* {{Cite web |url=http://rpow.net/ |title=Finney's system |access-date=2019-04-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20071222072154/http://rpow.net/ |archive-date=2007-12-22 |dead-url= }}
* [[bit gold]] [http://unenumerated.blogspot.com/2005/12/bit-gold.html Bit gold]{{Wayback|url=http://unenumerated.blogspot.com/2005/12/bit-gold.html |date=20110922000422 }}.  ''Describes a complete money system (including generation, storage, assay, and transfer) based on proof of work functions and the machine architecture problem raised by the use of these functions.''

{{Bitcoin}}
{{加密貨幣}}

[[Category:密碼學]]
[[Category:理論計算機科學]]
[[Category:密碼貨幣]]
[[Category:電腦安全]]