以太坊挖矿时代落幕，从工作量证明到权益证明的变革

“为什么以太坊不能挖矿？”这个问题，随着2022年9月以太坊完成“合并”（The Merge）这一历史性升级，从一个前瞻性的探讨，变成了一个既定的事实，准确地说，不是以太坊“不能”挖矿，而是以太坊网络不再使用工作量证明（Proof of Work, PoW）机制进行“挖矿”，而是全面转向了权益证明（Proof of Stake, PoS）机制，这一转变标志着全球第二大加密货币网络告别了长达数年的能源密集型挖矿时代，开启了一个更加高效、环保和可扩展的新纪元。

要理解为什么以太坊不再“挖矿”，我们首先需要回顾一下过去的“挖矿”是怎么回事，以及它带来了哪些问题,进而才能明白以太坊社区为何要下定决心进行如此彻底的变革。

过去的“挖矿”：以太坊的PoW时代

在“合并”之前，以太坊和比特币一样，采用的是工作量证明机制,在这个机制下：

1. 矿工的角色：全球各地的矿工们利用高性能的计算机（主要是显卡GPU）,投入大量的算力来竞争解决复杂的数学难题。
2. 挖矿的过程：当一个新区块需要被添加到以太坊区块链上时，矿工们会尝试找到一个特定的数值（称为“nonce”），使得该区块头的哈希值满足特定条件，这个过程需要不断进行哈希运算,试错成本极高。
3. 奖励机制：谁最先找到这个正确的nonce，谁就有权将新的交易打包进区块，并获得一定数量的以太币（ETH）作为奖励,同时还能获得该区块中所有交易的手续费。

这种机制确保了区块链的安全性和去中心化，因为攻击者需要掌控超过51%的网络算力才能进行恶意操作，这在成本上是极其困难的，PoW机制也带来了诸多弊端,而这些弊端正是推动以太坊转向PoS的核心原因。

以太坊放弃PoW“挖矿”的核心原因

以太坊决定放弃PoW“挖矿”,主要基于以下几个关键考量：

1. 能源消耗与环境影响（“以太坊能耗过高”）： 这是PoW机制最受诟病的一点，以太坊PoW挖矿需要消耗海量的电力，据估计，“合并”前以太坊的年能耗相当于一些中等规模国家的用电量，这种巨大的能源消耗不仅不环保，与全球可持续发展的趋势背道而驰，也使得以太坊面临着越来越大的环保压力和舆论批评，转向PoS，可以将能耗降低超过99.95%,这是以太坊实现绿色低碳网络的关键一步。

2. 中心化风险（“矿工集中化”）： 随着挖矿难度的增加和专用挖矿设备（如ASIC，虽然以太坊更依赖GPU但趋势类似）的出现，PoW挖矿逐渐呈现出中心化趋势，大型矿池和拥有大量资源的矿工掌握了大部分算力，这与区块链去中心化的核心理念相悖，普通用户参与挖矿的门槛越来越高,网络的安全性在一定程度上依赖于少数大型矿工的诚实性。

3. 可扩展性瓶颈（“交易速度与成本问题”）： PoW机制下，区块的确认时间和吞吐量（TPS）相对有限，以太坊网络在交易高峰期常常拥堵，导致Gas费（交易手续费）飙升，用户体验不佳，虽然分片等技术可以提升扩展性，但PoW本身的高成本使得扩展性提升的难度和成本都很大，PoS机制为分片等扩展技术的实现提供了更高效的基础,有望显著提升以太坊的交易处理能力。

   

4. 经济模型的可持续性： PoW挖矿的奖励机制依赖于持续的通胀来激励矿工，随着网络的发展，这种通胀模型可能会对以太坊的价值存储属性产生影响，PoS机制则通过质押机制，将经济激励转向了验证者，其通胀模型可以根据网络状况进行调整,更具可持续性。

新的篇章：权益证明（PoS）的崛起

“合并”之后，以太坊的共识机制转变为权益证明,在PoS机制下：

• “矿工”变成了“验证者”：用户不再需要投入大量算力去“挖矿”，而是可以通过锁定（质押）一定数量的ETH（目前至少32个ETH）成为验证者。
• 出块与共识：系统会根据验证者质押的ETH数量、质押时长等因素，随机选择验证者来创建新区块和验证其他区块，验证者通过诚实履职获得奖励，恶意行为则会被罚没质押的ETH（“ slashing ”）。
• 安全性保障：PoS的安全性依赖于质押者的经济利益，因为恶意攻击会导致自己质押的ETH被罚没,这种经济成本使得攻击变得不划算。

“不能挖矿”之后，以太坊更好了吗？

答案是肯定的，放弃PoW“挖矿”后,以太坊在多个方面都得到了显著改善：

• 环保节能：能耗急剧下降,成为了一个真正意义上的绿色区块链。
• 去中心化程度提升：质押门槛相对较低（通过质押池等），更多普通用户可以参与网络共识,减少了算力中心化的风险。
• 可扩展性增强：为分片等技术的铺平了道路,未来有望实现更高的TPS和更低的交易费用。
• 安全性保持：PoS机制通过经济激励确保了网络的安全性,并未因机制改变而削弱。

以太坊“不能挖矿”并非技术的倒退，而是一次深思熟虑的、面向未来的战略升级，它告别了能源密集型的PoW时代，拥抱了高效、环保的PoS机制，这一变革不仅解决了长期困扰以太坊的能耗和环境问题，也为网络的进一步发展、可扩展性和去中心化奠定了坚实的基础，虽然对于习惯了PoW挖矿模式的矿工来说，这意味着一个时代的结束，但对于整个以太坊生态系统乃至区块链行业而言，这无疑是迈向更成熟、更可持续未来的重要里程碑，以太坊的故事,正在权益证明的新篇章中继续书写。