以太坊挖矿真相，从工作量证明到权益证明的演变

2026-02-10 币界百科

在加密货币的世界里，“挖矿”是一个广为人知的概念，尤其以比特币的“挖矿”最为人熟知，作为第二大加密货币的以太坊，它的“挖矿”又是怎么一回事呢？值得注意的是，以太坊的“挖矿”机制经历了一次重大变革，从最初类似比特币的“工作量证明”（Proof of Work, PoW）演变为如今的“权益证明”（Proof of Stake, PoS），本文将带您详细了解以太坊“挖矿”的前世今生,特别是当前PoS机制下的运作方式。

以太坊的“挖矿”前世：工作量证明（PoW）时代

以太坊在诞生之初，沿用了比特币的PoW共识机制，在这个阶段，“挖矿”确实是指矿工们通过强大的计算机（主要是GPU）进行复杂的数学运算,竞争解决一个复杂的哈希难题。

什么是工作量证明（PoW）？ PoW的核心思想是“谁工作多，谁就有权记账”，矿工们将待处理的交易数据、上一个区块的哈希值以及一个随机数（nonce）组合在一起，进行反复的哈希运算，试图找到一个特定的nonce，使得整个组合的哈希值满足某个预设的条件（哈希值的前几位必须是零）。
PoW“挖矿”的过程：
- 打包交易： 矿工收集网络中的待确认交易,打包成一个候选区块。
- 竞争记账权： 矿工们利用算力疯狂尝试不同的nonce值，进行哈希运算，这个过程被称为“挖矿”。
- 找到解： 谁先找到符合条件的nonce值，谁就赢得了记账权，即“挖”到了这个新区块。
- 广播与验证： 获胜者将新区块广播到整个网络,其他节点验证该区块的有效性。
- 奖励： 赢得记账权的矿工将获得一定数量的以太币（ETH）作为奖励,以及区块中包含的所有交易手续费。
PoW的优缺点：
- 优点： 安全性高，去中心化程度好,攻击成本极高。
- 缺点： 能耗巨大，硬件门槛高，中心化趋势明显（算力集中在大型矿池）,交易确认速度相对较慢。

以太坊的“挖矿”今生：权益证明（PoS）时代——“质押”取代“挖矿”

为了解决PoW机制能耗高、扩展性不足等问题，以太坊社区决定进行重大升级，转向PoS共识机制，这一历史性升级被称为“合并”（The Merge），于2022年9月完成，从此，以太坊的“挖矿”时代正式落幕，“验证”（Validating）时代开启。

什么是权益证明（PoS）？ PoS的核心思想是“谁质押的代币多，谁就有权记账”，它不再依赖矿工的算力竞争，而是要求验证者质押一定数量的以太币（ETH）作为保证金，来参与网络的安全和共识过程，质押的ETH数量越多,成为验证者并获得奖励的概率通常也越高。
PoS“验证”的过程（以太坊2.0的“挖矿”方式）：
- 成为验证者： 用户需要将至少32个ETH锁定在以太坊2.0的存款合约中，成为验证者，如果ETH数量不足32个，可以加入“验证者池”（Validator Pool）与其他人共同质押。
- 随机选择与提议区块： 以太坊2.0的 Beacon Chain（信标链）会根据验证者的质押金额、质押时长等因素，通过算法随机选择一个验证者作为“提议者”（Proposer）,负责创建一个新区块。
- 验证与投票： 其他验证者（称为“ attestors”，见证者）会收到该新区块的信息，并对其进行验证，如果验证通过，他们会对该区块的哈希值进行投票（“ attest ”）。
- 达成共识： 当一个区块获得了足够多的验证者投票（在以太坊中是超过2/3的验证者投票支持）,该区块就被正式确认并添加到区块链上。
- 奖励与惩罚：
  - 奖励： 参与验证并正确投票的验证者将获得一定数量的ETH作为奖励，奖励与质押的ETH数量和质押时间相关，这可以看作是“挖矿”收益的替代。
  - 惩罚（Slashing）： 为了防止恶意行为（如双花攻击、长时间离线等），PoS机制引入了惩罚机制，如果验证者行为不当，例如在同一高度投票支持两个不同的区块,其部分质押的ETH将被罚没。
PoS的优势：
- 能耗极低： 不再需要大量算力挖矿，能耗相比PoW降低了超过99.95%。
- 硬件门槛低： 普通用户用普通电脑甚至手机就能成为验证者（只要质押32 ETH）,促进了去中心化。
- 安全性： 仍然保持了较高的安全性，攻击者需要拥有超过51%的质押ETH才能进行攻击,成本极高。
- 更好的扩展性： 为未来分片等技术奠定了基础，有望提高以太坊的交易处理速度（TPS）。