什么是区块链？

区块链是一种维护和更新数据库的方法，通常是跨计算机网络。新数据每次添加一个“块”，每个块都指向前一个块。每个新的区块被添加到现有的区块链中，因此命名为“区块链”。

区块链技术尤其适用于加密货币。一旦数据成为区块链的一部分，它就不能被删除或更改。此外，许多区块链以分散的方式运行，数据在网络上同时存储和更新。这使得它几乎不可能被篡改，因为不同版本之间的差异将很快被识别出来。

达成共识

为了确保添加到链中的每个新数据块都是合法的，需要使用a共识机制用于允许网络上的每个人检查每个块的合法性。最知名和最广泛使用的共识达成机制被称为工作量证明(PoW):通过做一定量的计算工作来获得添加区块的权利。

做这项工作的人被称为矿工，因为成功地向区块链添加一个新区块会生成一些新的加密货币，他们可以保留这些加密货币作为奖励。此外，矿工还为他们添加到区块链中的交易支付处理费。这些奖励是至关重要的，因为它们激励了保持区块链运行所需的工作。

做工作

工作量证明系统中的“工作”通常包括解决一个数字难题:一个容易检查，但很难解决的难题。想出解决办法的唯一方法就是一遍又一遍地猜。一旦有人找到了解决方案，他们就会将新区块广播到网络的其他部分。其他参与者可以很容易地检查解决方案是否确实正确。然后，每个人都将该区块添加到他们的本地链副本中，然后就下一个区块重新开始猜谜游戏。

需要的前期投资计算能力因此，能量降低了试图欺骗系统的吸引力，而谁先完成工作量证明所涉及的运气因素，使得向区块添加欺诈性数据几乎不可能。

扩大网络

试图解决谜题的计算机越多，系统就越难被篡改。如果你想在链中引入一个有故障的区块，你必须比其他人更快地找到一个有效的解决方案，并控制控制下的大部分挖矿容量，因为网络中的其他人都会检查你的解决方案。即使这样，你也不太可能让一个欺诈链持续很长时间。网络越大，越难被攻破，系统的安全性也越好。

区块链和能源使用的大问题

这些都不能解释为什么区块链是能源大户。这是因为区块链的运行条件是，无论系统上有多少矿工，区块只能在一致的时间间隔内添加到链中。在比特币区块链上大约每10分钟，在以太坊区块链上大约每15秒。原因很复杂，但结果很简单:随着越来越多的挖矿能力加入网络，PoW难题必须变得更加困难。这样，求解它们所花费的时间还是一样的;只是需要更多的能量。

无休止的增长和负担转移

换句话说:计算机加入挖矿并不会改变区块链的功能，只会增加其能源消耗。的收益递减定律在这里起着很大的作用。一旦区块链网络达到临界节点数量，安全性就已经满足了基本需求。但挖矿有利可图，越来越多的人拥有加密货币。因此，目前只有比特币区块链在使用每年消耗2050twh的电力相当于泰国的耗电量。问题在于消耗的能量本身，而不是能量的来源。许多矿商正在转向可再生能源。但这只是将问题转移到其他地方。我们还没有足够的可再生能源生产来满足我们所有的活动。所以，如果采矿用完了可再生能源，那只会增加其他活动中使用的不可再生能源。

展望未来

只有当你向链中添加一个新区块所获得的奖励超过你用于挖矿的能量所花费的价值时，挖矿才有利可图。如果能源价格下降或加密货币价值上升，区块链的能源使用量可能会上升，因为挖矿变得更有吸引力。

幸运的是，能源使用问题已经得到了认识，并且已经开发出了工作量证明系统的几种替代方案。到目前为止，这些还没有被广泛使用。然而，最大的加密货币区块链之一以太币计划很快转向权益证明系统。这将在区块链的环境影响系列的下一部分中讨论。

这是区块链技术系列的第一部分。在未来的部分中，我们将研究如何在用户之间分配区块链的能源使用，以确定谁应该对影响负责，并讨论其他共识方法，如权益证明。