【易欢欢专栏】从技术角度看绿色区块链（一）：与传统高能耗区块链对比

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2396 天前

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从中本聪提出并实现比特币以后，挖矿就成为比特币不可分割也是最重要的特征之一。挖矿解决的核心就是解决工作量证明的问题。工作量证明（Proof-of-Work，PoW）是一种对应服务与资源滥用、或是阻断服务攻击的经济对策，通常是是要求用户进行一些耗时的数据运算，并且运算结果能够被快速低成本验证，以此耗用的时间、设备与能源做为担保成本，以确保服务与资源是被真正的需求所使用。在没有中心化机构的区块链网络环境下，使用工作量证明来决定由谁来执行打包出块。

在工程实现上，工作量证明最常用的方法是使用散列函数。对于每一个输入，散列函数经过运算，都会产生一个特定输出，对于输出的一个细微的改动，都会引起输出的极大变化。如果二个不同的输入产生同一个输出，即表示产生了碰撞。对于一个优秀的散列函数来说，两个不同输入产生同一个由于输出的概率极低。对于特定模式的输出，要产生符合该输出的输入，除了随机遍历猜测，没有简便高效的方法。

伴随着挖矿，矿机应运而生，针对不同的算法，出现了各种各样的定制矿机。以比特币为例，平均每10分钟产出一个区块，挖到一个块获得的奖励最开始是50个比特币，出块奖励每四年左右减半一次，当前是12.5个比特币，按当前的价格计算，大约8万美元。由于巨大经济激励的吸引，新的矿机和算力不断加入网络，使得系统总体算力不断上涨。与此同时，对于单个设备或少量的算力来说，获取到挖矿奖励的机会和概率也越来越少。将大量的矿机汇聚在一起，协同挖矿，由此产生了矿池。

根据digiconomist的评估，2018年5月25日全球比特币挖矿耗电1.88亿千瓦时，相当于年耗电688.1亿千瓦时，是2017年5月耗电水平（115.7亿千瓦时）的6倍。全球比特币挖矿总耗电量相当于捷克一个国家的耗电量，占全球电力消费的0.31%。平均每一枚比特币交易耗电968千瓦时，相当于美国32个家庭一天的用电量。2017年底共有28万辆特斯拉电动汽车，每辆汽车的行驶里程为15，000英里，每100英里的用电量为30千瓦时。2017年生产比特币的耗电量，是今天所有上路行驶的特斯拉汽车用电量的29倍。目前比特币全年碳排放相当于3385万吨，平均每个比特币交易排放474公斤二氧化碳。

面对挖矿的巨大能源消耗，反对者指责挖矿白白消耗了大量资源去做无意义的扔硬币，支持者则举例黄金挖矿也是白白消耗了大量资源去做无意义的挖洞。对于比特币系统而言，这种消耗大量资源挖矿的最大意义在于：公平地分发2100万个初始比特币，就像消耗资源挖黄金一样，相比其它方式来说，消耗资源获挖比特币是相对公平的分发初始比特币的方式，而公平性又是一个货币系统的最核心问题，因此比特币挖矿虽然消耗了大量资源，但和消耗资源挖金矿一样也是合理的经济行为。

在肯定比特币挖矿的积极的历史意义同时，对于其弊端也必须引起高度重视。针对以工作量证明和挖矿为代表的共识算法的缺点和不足，针对通用场景和领域应用场景，兼顾公平、安全和高效的共识算法在不断涌现。

绿色区块链，相比以挖矿为代表的传统高能耗区块链系统，倡导和实践新型绿色区块链生态系统，是全球第一个贡献绿色资产的区块链生态系统。在底层技术层面，采用高效可扩展的共识算法，只需极低的能耗就可以维持绿色价值网络的正常运转。在数据和应用层面，由绿色数据资产和绿色应用平台共同构成绿色生态体系。在硬件基础设施层面，全部采用绿色环保节能型产品构建。