容量证明 (PoC)：了解这种高能效加密货币共识机制

什么是能力证明（加密货币）？

能力验证 (PoC) 又称空间证明 是区块链中使用的一种节能共识机制算法，允许网络中的挖矿设备使用其可用硬盘空间来决定挖矿权和验证交易。

与工作量证明等能源密集型共识算法不同，容量证明共识旨在成为一种高效节能的方式，在确保加密货币网络安全的同时，保持其去中心化。

在本综合指南中，您将了解到容量证明的工作原理、优缺点，以及目前使用该算法的一些顶级 PoC 加密货币。

PoC 究竟是如何工作的？

从高层次上讲，容量证明的工作原理是允许矿工使用硬盘上的空白空间来决定采矿权并验证区块链网络上的交易。它采用的方法与工作证明不同，后者依赖于计算能力。

能力证明如何运作？

下面简要介绍一下它的工作原理：

• 矿工首先在硬盘上存储一个根据可用硬盘空间生成的 "情节文件"。该文件包含数十亿个加密哈希值。
• 这些哈希值与下一个区块可能的 nonce 值配对。矿工可以快速查找情节文件中的哈希值，找到匹配的 nonce 值。
• 当需要验证一个新区块时，算法会根据矿工在网络中承诺的存储空间大小来选择矿工。
• 矿工会查询自己的情节文件是否包含验证新区块所需的哈希值。第一个找到匹配并验证的矿工可以获得区块奖励。
• 每个新区块都会重复这一过程。矿工投入的容量越大，赢得挖矿奖励的机会就越大。

如您所见，容量证明无需购买昂贵的专用硬件，只需投入空余的硬盘空间，即可让日常电脑参与挖矿。共识算法将挖矿与分布式存储相结合。

接下来，让我们看看能力证明与其他共识机制（如工作量证明）相比的一些主要优点和缺点。

能力验证 (PoC) 的优势

以下是使用能力证明共识算法的一些主要优势和关键好处：

• 能源效率 - 由于挖矿不依赖计算能力，因此与工作量证明挖矿相比，PoC 只需要很少的能源消耗。这使其更具可持续性。
• 降低准入门槛 -有备用硬盘空间的普通电脑也能参与 PoC 挖矿。无需昂贵的专用 ASIC 矿机。这有助于实现网络的去中心化。
• 备用资源的使用 - PoC 将闲置的硬盘空间用于生产，确保区块链网络的安全。矿工的成本几乎没有增加。
• 不易出现采矿集中化 - 挖矿的计算能力往往集中在少数几个大玩家手中。但备用硬盘空间的分布更均匀，让更多用户有机会挖矿。
• 抗 ASIC - ASIC 挖矿机在 PoC 中没有优势，因为挖矿能力来自存储空间，而不是计算能力。这使得它无法被 ASIC 挖矿机所统治。

基于这些原因，能力证明是一种令人感兴趣的替代共识机制，与工作量证明相比，它具有明显的优势。接下来，让我们看看一些潜在的缺点。

能力证明的缺点和挑战

虽然它确实解决了工作证明的一些主要问题，但能力证明也有其独特的缺点需要考虑：

• 需要较大的存储空间 - 矿工需要 TB 级的备用硬盘空间才能有竞争力。这可能会限制谁能真正挖矿。
• 规模测试较少 - 与 PoW 相比，PoC 更新颖，更少经过实战检验。对长期安全影响的了解也较少。
• 绘图耗时 - 采矿只需要很少的能量，但绘制初始文件却需要大量的时间和存储空间。
• 重复使用的安全问题 - 存储空间需要定期重写，以防止重复使用攻击。这既耗费精力，又降低了存储效用。
• 集中化风险 - 数据中心和云存储提供商可以利用其巨大的备用容量主导 PoC 采矿。
• 奖励频繁重划 - 矿工重新选矿的次数越多，获得的奖励就越多，这可能会鼓励不必要的重新选矿。

尽管 PoC 带来了引人入胜的好处，但它还需要克服安全、存储和可访问性等方面的挑战，才能被主流采用。

能力证明与工作量证明和权益证明相比有何不同？

PoW、PoS 和 PoC 都是可行的区块链共识机制。每种机制都有自己的优缺点，特定区块链的最佳选择取决于其具体需求。PoW 是最古老、最安全的共识机制，但也是最耗能的。PoS 是一种能效更高的共识机制，但它的去中心化程度较低。PoC 是一种新的、有前途的共识机制，与 PoW 和 PoS 相比具有一些优势，但目前仍在开发中。

详细比较

容量证明与两种最常见的算法--工作量证明（比特币使用）和权益证明（以太坊 2.0 使用）--在达成共识方面采用了截然不同的方法。

下面简要介绍一下三者之间的主要区别：

• 工作证明 - 依赖计算机处理能力和耗电量。非常耗能，但安全性高。容易导致采矿集中化。
• 股权证明 - 依靠用户抵押或锁定其持有的硬币来验证区块。该技术能效高，可抵制挖矿中心化，但在安全性方面有一些折衷。
• 能力证明 - 依靠备用硬盘空间，而不是计算能力或赌币。像 PoS 一样节能，但提供不同的安全模式。

从某种意义上说，你可以把 PoC 看作是 PoS 的能效与 PoW 的开放参与的结合，尽管它有自己独特的优点和缺点，而不是继承了两个世界的优点。

目前，加密领域仍在积极研究和讨论每种共识机制的相对优势。但是，对于较新的网络而言，PoC 提供了一种令人信服的高能效替代 PoW 的方法。

选择共识机制时应考虑的因素

在为区块链选择共识机制时，开发者需要考虑以下因素：

• 区块链的目的： 如果区块链用于存储重要的金融交易，那么像 PoW 或 PoS 这样安全可靠的共识机制是必要的。如果区块链用于不那么重要的应用，那么像 PoS 或 PoC 这样更高效和去中心化的共识机制可能就足够了。
• 网络的规模和分布： PoW 和 PoS 等共识机制对大型分布式网络可能有效，但对小型网络可能无效。
• 对安全性和性能的要求： PoW 和 PoS 等共识机制具有很高的安全性，但其效率可能不如 PoS 或 PoC 等共识机制。

特定区块链的最佳共识机制取决于区块链的具体需求和开发者的目标。

使用能力证明的顶级加密货币和区块链

虽然容量证明比 PoW 或 PoS 还少得多，但它在加密货币领域正日益受到关注。以下是目前使用容量证明的一些顶级加密货币：

爆破币

Burstcoin 于 2014 年推出，是最早使用容量证明进行挖矿的加密货币项目之一。Burstcoin 使用 PoC 进行高效节能的区块挖掘，同时保持高度的网络安全和去中心化。

Chia

这是 2021 年推出的一种较新的区块链，使用 PoC 达成共识，并作为数字艺术品登记和支付平台等去中心化应用的基础。Chia 因其能源效率而备受关注。

太空薄荷

另一种较新的 PoC 加密货币，强调数据存储和定期硬盘重置。它的目标是抗 ASIC，同时提供更平等的挖矿体验。

Signum

Signum 最初作为 Burstcoin 2.0 推出，将 PoC 与智能合约功能相结合。2021 年，它全面更名为 Signum，并提供去中心化的金融应用。

牛至

这是一个注重隐私的区块链，使用 PoC 通过 zk-SNARK 零知识证明来记录交易。它旨在提供匿名支付和信息传递。

虽然这只是一个相对较小的群体，但随着区块链项目以提高效率和可访问性为目标，预计会有更多的能力证明实验。

结论与展望

容量证明为确保区块链共识和铸造新币提供了一种能效替代工作证明的方法。通过利用备用硬盘空间，它允许更多的普通用户参与挖矿。

然而，PoC 在存储、安全和可访问性方面也有其自身的挑战，仍需加以解决。与 PoW 和 PoS 相比，PoC 还没有经过实战检验。

像 Chia 和 Signum 这样的项目将在很大程度上证明产能验证能否有效扩大生产规模，同时抵制矿业力量的整合。

展望未来，我们可能会看到混合共识模式，将能力证明与权益证明或其他机制结合起来，以实现利益最大化。安全、效率和去中心化之间的最佳平衡仍在继续探索。

能力验证虽然仍是一个新兴概念，但如果能够通过技术创新和负责任的管理来克服其独特的挑战，它作为可持续的网络3 基础设施组成部分的潜力还是很可观的。

要点概述：

• 容量证明允许矿工使用备用硬盘空间而不是计算能力来验证区块。
• 存储在硬盘上的情节文件包含预先计算的哈希值，矿工可以快速匹配以解决挖矿难题。
• 与工作量证明挖矿相比，PoC 挖矿更节能、更耐 ASIC。
• 然而，PoC 在存储、安全和可访问性方面也存在问题。
• 主要的 PoC 加密货币包括 Burstcoin、Chia、Signum 和 SpaceMint。
• PoC 的目标是可持续发展，但需要更多的测试和开发才能发挥主流潜力。

常见问题

什么是能力证明？

容量证明（PoC）是一些加密货币使用的共识机制，允许矿工使用硬盘上的可用空余空间来挖掘新币和验证交易。它是工作证明的替代方案，依赖于存储空间而不是计算能力。

能力证明如何运作？

矿工首先生成并存储包含加密哈希值和下一个区块的可能解决方案的情节文件。然后，根据矿工投入的存储空间，随机选择矿工验证下一个区块。矿工如果能在自己的情节文件中快速查找所需的哈希值并返回解决方案，就能获得区块奖励。

与 PoW 相比，PoC 有哪些优势？

与 PoW 相比，PoC 在能源效率和环境可持续性方面要高得多。它还允许普通计算机参与挖矿，而不需要昂贵的专用硬件。这有助于实现网络的去中心化。

PoC 有哪些缺点？

作为矿工，PoC 需要非常大的可用存储空间才能具有竞争力。它的测试和验证也不如 PoW。此外，人们还担心拥有大量存储空间的数据中心可能会集中挖矿。

哪些加密货币使用容量证明？

使用 PoC 的顶级加密货币包括 Burstcoin、Chia、Signum、SpaceMint 和 Oregano。PoC 正被越来越多寻求更可持续和去中心化共识的新项目所采用。

容量证明比 PoW 或 PoS 更安全吗？

PoC 有一些独特的安全权衡。如果存储被重复使用，它可能容易受到某些类型的攻击。总体而言，它提供了良好的安全性，但 PoW 和 PoS 的大规模测试记录更长。

我可以在家用电脑上开采能力证明硬币吗？

具有竞争力的挖矿需要数 TB 的可用闲置空间，因此对普通家用电脑来说具有挑战性。但原则上是的，任何拥有足够闲置存储空间的电脑都可以参与 PoC 挖矿，而无需专门的硬件。