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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 [:1703863959]
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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 8.5 权益证明和虚拟挖矿
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在结束本章之前，我们讨论一下这个想法：用虚拟挖矿（virtual mining）来替代计算力挖矿。虚拟挖矿是指一组不同的挖矿方法但它们都有一个共同的特点——对参与的矿工只要求少量的计算资源。
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建立一个封闭挖矿系统
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作为一个思想实验，假设比特币或是其他加密数字货币成为全球主要支付手段。矿工起初会拥有一些加密数字货币来购买挖矿设备和支付电耗，以此获取一些新币来作为挖矿的奖励（见图8.3）。这基本上是个消耗资源的过程。
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图8.3 比特币挖矿的资源循环
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一旦挖矿设备变成了一种商品，并且电力也是一种商品（本来就是），没有矿工有任何优势可以更有效地把他们起初拥有的加密数字货币转化成挖矿奖励。除非有细微的效能差距，挖矿投入最多的矿工将会获得最大的挖矿奖励。
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推动虚拟挖矿的基本问题是：如果我们把挖矿设备和能耗这一环节省去，会产生什么结果？毕竟，这个过程主要是用来证明谁在挖矿这件事情上投入最多。为什么不简单地把挖矿“算力”按比例分配给当前所有的持币人？
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回忆一下比特币挖矿的初衷是在区块链上建立起一个投票机制，有更多算力的矿工会得到更多的投票权力。因此，我们可以设计一个“投票”系统，选票（投票权力）是由每个人所拥有的当前币量所决定的。
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虚拟挖矿的优势
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这个方法的优势是显而易见的：它把如图8.3中右边浪费资源的一半去掉了，留下了一个封闭的系统，如图8.4所示。
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图8.4 虚拟挖矿的资源循环
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除了简单化之外，这个方法会大大减少比特币对环境的影响。它不会把能耗降到零，因为矿工总是会消耗一些计算资源来和网络通信验证，有一些虚拟挖矿方案也要求少量的挖矿计算力。但总体上，比特币里绝大部分的挖矿工作量可以被省去。
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虚拟挖矿还可以阻止中心化的发展趋势。因为没有硬件，所以也不必担忧有ASIC的问题。每一个矿工挖矿的效率都和其他人完全一样。任何虚拟矿机所用的解谜算法都是反ASIC的。
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这可能是虚拟挖矿最重要的一点。虚拟挖矿可能解决了我们在讨论反ASIC解谜算法时候所遇到的问题，也就是考虑到货币的长期健康，矿工可能不会去投资挖矿设备的生产。任何一个比特币的持有人其实也是这个货币的利益相关者，一个强大的虚拟矿工（比如持有51%或更多的币）是一个非常大的利益相关者。他们有原动力来做对整个系统有利的事，因为这样一来他们所持有的币也会增值。这比“矿工已经投入了大量的挖矿设备，且设备价值会基于未来的币值，所以没有人会进行恶意行为”的说法更有力。
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这就是“权益证明”这个名字的来源。除了节省挖矿设备和节省能源之外，可能虚拟挖矿的最大动力，来自这个货币的利益相关者有着强烈的意愿成为这个系统的维护者。
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实施虚拟挖矿:点点币
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有许多种不同的虚拟挖矿，我们在这里只讨论最常见的几种。我们要强调的是，这些想法还没有被严格地用科学的方法研究过，也没有像比特币的工作量证明一样因为比特币的普遍性而经过实战洗礼。
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我们先看一下在2012年启动的点点币（Peercoin），是第一个使用权益证明的另类币。点点币是工作量证明与权益证明的一种混合体，“拥有量”以“币龄”为计价单位。一个特定的还没有被使用交易的输出的币龄，是“这个输出里的币量”与“这个输出里还没有被使用过的区块数量”的乘积。现在，为了挖到一个区块，点点币的矿工也必须像比特币的矿工一样去进行一个SHA-256的解谜运算。但是，这个解谜运算的难度会随着他们想消耗多少币龄调整，消耗越少难度就越低。为了做到这一点，这个区块包括一个特殊的“币拥有量交易”（coinstake transaction），在这个交易里，有些交易被用掉只是为了把它们的币龄重设成零。这些在币拥有量交易中被消耗的币龄总和，决定了工作量证明解谜运算中发现一个有效区块的难度。
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矿工可以在最初用很大的计算力和一些很少的拥有量来挖矿，但是可以用公式来设定难度：当一些币龄被消耗后，找到有效区块会变得十分容易。这个运算型解谜的效果主要是为了保证，在有两个矿工尝试消耗同样大小币龄的情形下，这个过程仍然是随机的。
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许多其他的虚拟挖矿另类币方案使用了略微不同的设计，包括NxT、BitShares、BlackCoin和Reddcoin。在这些设计方案里，一定数量的币被消耗用于使运算型解谜变得极为简单，这使得解谜运算不再是挖矿过程中最主要的挑战。
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权益的其他形式
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有两种混合模式值得探讨：