从工作量证明到权益证明，以太坊（ETH）挖矿的前世今生与变革

# 币种动态 2025-12-28 17:09:27 0 来源：

以太坊（Ethereum）作为全球第二大加密货币，其背后的“挖矿”机制一直是社区关注的焦点，需要明确的是，以太坊的挖矿机制在2022年9月发生了根本性的变革，从传统意义上的“工作量证明”（Proof of Work, PoW）转向了“权益证明”（Proof of Stake, PoS），讨论“ETH是怎样挖矿的”，需要区分这两个截然不同的阶段。

以太坊“挖矿”的过去：工作量证明（PoW）时代（2015年 - 2022年9月）

在以太坊合并（The Merge）之前，ETH的挖矿与比特币类似，依赖于矿工们巨大的计算能力（算力）来竞争记账权和获得奖励。

核心原理：工作量证明（PoW） PoW的本质是“通过计算工作来获得记账权”，矿工们利用计算机（最初是CPU，后来是GPU，再到专业ASIC矿机）不断尝试求解一个极其复杂的数学难题——也就是所谓的“哈希碰撞”问题，这个难题要求找到一个特定的数值（Nonce），使得将当前区块头数据与这个Nonce值一起进行哈希运算后得到的结果小于一个目标值。
挖矿过程：
- 交易打包与候选区块构建： 矿工收集网络中尚未确认的交易数据，将它们打包成一个候选区块。
- 竞争哈希运算： 矿工用自己的算力，不断尝试不同的Nonce值，对候选区块头进行哈希运算（如SHA-256算法），这个过程是纯粹的计算消耗，没有太多技巧可言，比拼的就是算力和速度。
- 出块与广播： 谁先找到了符合条件的Nonce值，谁就“挖”到了这个新区块，获得记账权，该矿工立即将新区块广播到整个以太坊网络。
- 验证与确认： 网络中的其他节点会验证该区块的有效性（包括交易有效性、哈希值是否符合要求等），验证通过后，该区块被添加到区块链上，交易得到确认。
- 奖励分配： 成功出块的矿工会获得两部分奖励：
  - 区块奖励： 一定数量的新铸造的ETH，这个数量会通过“减半”等机制逐年递减。
  - 矿工费（Gas Fee）： 区块中包含的所有交易支付的手续费，这部分费用支付给出块矿工。
PoW挖矿的特点：
- 高能耗： 需要消耗大量电力来驱动矿机进行哈希运算，曾备受诟病。
- 中心化风险： 需要投入大量资金购买矿机和电力，大型矿池和矿场容易形成算力垄断，影响网络去中心化特性。
- 硬件门槛高： 随着竞争加剧，普通个人用户用普通电脑挖矿几乎无利可图，需要专业的ASIC矿机。

以太坊“挖矿”的现在：权益证明（PoS）时代（2022年9月至今）

为了解决PoW的高能耗和中心化问题,以太坊社区通过“合并”（The Merge）升级，正式从PoW转向了PoS机制，在PoS模式下，“挖矿”这个概念被更准确地描述为“验证”（Validating），而参与者被称为“验证者”（Validator）。

核心原理：权益证明（PoS） PoS的核心是“通过持有并质押加密货币来获得参与网络共识和记账的权利”，验证者的记账权不再依赖于算力竞赛，而是与其质押的ETH数量以及质押时间等因素相关，你质押的ETH越多，成为验证者并获得奖励的概率就越大。
验证过程（替代传统挖矿）：
- 成为验证者： 用户需要至少质押32个ETH（通过以太坊客户端软件），并在线运行验证者节点，才能加入以太坊的验证者池。
- 随机选择与出块： 以太坊2.0的信标链（Beacon Chain）会通过一种基于VRF（可验证随机函数）的机制，从所有活跃的验证者中随机选择一个“提议者”（Proposer）来创建新区块，这个随机选择过程会考虑验证者的质押金额等因素，质押越多，被选中的概率理论上越高（但并非绝对线性关系）。
- 验证与投票： 其他验证者会收到新区块，并对其进行验证，如果超过三分之二的验证者投票认为该区块有效，该区块就会被最终确认并添加到区块链上，这个过程称为“证明”（Attestation）。
- 奖励分配：
  - 提议者奖励： 成功出块的验证者（提议者）会获得区块奖励和部分矿工费。
  - 验证者奖励： 参与投票并确认有效区块的验证者也会获得相应的ETH奖励，奖励与质押的ETH数量和活跃度相关。
- 惩罚机制（ slashing）： 为了防止验证者作恶（如双签、长时间离线等），PoS引入了惩罚机制，违规的验证者可能会部分甚至全部被没收质押的ETH。
PoS验证的特点：
- 低能耗： 不再需要大量算力竞争，验证节点普通计算机即可运行，能耗大幅降低，据说仅为PoW的万分之一甚至更低。
- 去中心化潜力： 降低硬件门槛，更多普通用户可以通过质押ETH参与网络共识，理论上更有利于去中心化。
- 质押门槛： 32 ETH的质押门槛对于普通用户来说仍然较高，因此催生了各种质押池（Staking Pool）服务，允许用户质押少量ETH参与。
- 资本锁定： 质押的ETH在一段时间内可能无法自由提取（尽管以太坊正在推进“提款”功能的完善）。

ETH“挖矿”的变革与意义

以太坊从PoW到PoS的转变,是其发展史上的一个重要里程碑，它不仅解决了长期以来备受争议的高能耗问题，也旨在提升网络的可扩展性、安全性和去中心化程度。

对于普通用户而言： 以前可以通过购买矿机参与ETH挖矿，现在则需要通过质押ETH（直接质押或通过质押池）来成为验证者，获取收益的方式发生了根本变化。
对于网络而言： PoS使以太坊更加环保和可持续，为其未来进一步升级（如分片技术）奠定了基础，以支持更复杂的去中心化应用（DApps）和更高的交易吞吐量。