PoW的概念起源于比特币网络，它与人们通常所说的“挖矿”一词紧密相连。我们知道，在现实生活中，黄金或其他稀有贵金属需要通过艰苦的开采劳动才能获得。在以太坊区块链网络中，数字货币是一种稀有资源，也是通过挖掘获得的。 　　

　　但是，与黄金和贵金属开采不同，数字货币中的开采还可以服务于建造、验证、请求和传播区块的目的，表现为：用以太坊开采=保证网络安全=计算和验证以太坊通过PoW选择总难度最大的区块作为有效区块。矿工负责产生块，其他节点负责验证块。任何加入以太坊网络的节点都可以成为矿工。矿工从采矿中获得的收入大致与整个网络的归一化哈希值成正比。以太坊根据块数据表单维护交易列表和最新状态。块号和难度系数存储在块头中。以太坊中的PoW算法也叫Ethash算法(即Dagger-Hashimoto算法的改进版)。 　　

　　挖掘者试图通过快速计算找到一个合适的Nonce值，使得计算得到的结果低于一个特定的难度阈值。PoW的要点是，除了枚举之外，很难找到更好的方法来获得合适的Nonce值，并且很容易验证这个值是否满足要求。由于hash函数的输出数满足均匀分布，我们可以保证得到合适Nonce值的时间平均与设定的难度值有关。 　　

　　因此，网络可以通过调整难度系数来控制阻塞时间。难度系数动态调整，保证全网平均阻断时间维持在15秒左右。这种心跳周期保证了系统状态的正常同步，也消除了分叉或篡改历史数据的可能性。除非攻击者能拥有全网一半以上的计算能力(即51%攻击)。Ethash算法的瓶颈在于内存读写性能，即挖掘者无法通过使用更快的ASIC、FPGA等硬件来提高挖掘。 　　

　　以太坊网络节点可以使用CPU来挖掘以太坊奖励。这种挖矿方式已经很难赚钱了，因为GPU挖矿的效率大致比CPU挖矿高两个数量级。但是在摩登测试网或者私链上，仍然可以通过CPU挖矿获得以太坊奖励，用于测试合约和交易。当用户使用命令行工具geth访问以太坊网络时，默认不会开启挖矿。通常，您需要使用-―mine选项来启动CPU挖掘模式，并使用-―minerthreads参数来设置并行挖掘线程的数量。挖掘算法需要大量内存。用GPU挖掘时，每个GPU生成DAG时一般需要1 ~ 2G RAM内存空间。如果程序返回“错误GPU挖掘。GPU内存碎片？”错误表示硬件无法获得足够的内存。GPU挖矿是基于OpenCL的，所以AMD的GPU会比NVIDIA的同规格GPU工作的更快。ASIC和FPGA效率相对较低，不推荐使用。 　　

　　综上所述，以太坊使用的PoW算法改变了Dagger-Hashimoto算法原有的特点，设计思路遵循以下几点：通过扫描块头的数据来计算种子值。根据种子输入，可以获得16M字节的伪随机缓冲器。客户端将存储该缓存。根据缓存可以获得的1gb大小的数据集，数据集中的每个元素都依赖于缓存中输入的一小部分。所有节点和挖掘器都需要保存数据集。数据集占用的空间随着时间线性增加。挖掘是从数据集中提取随机切片并计算哈希值的过程。块验证只需要少量内存，由缓存中的数据生成特定的数据集切片。因此，验证节点只需要存储缓存。 　　

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