算力与区块链结合的应用前景

如今，很多人提到算力，算力是怎么来的？它又有怎样的应用前景？本文帮您分析一下。

算力（也称哈希率）是比特币网络处理能力的度量单位。即为计算机（CPU）计算哈希函数输出的速度。比特币网络必须为了安全目的而进行密集的数学和加密相关操作。 例如，当网络达到10Th/s的哈希率时，意味着它可以每秒进行10万亿次计算。

在通过“挖矿”得到比特币的过程中，我们需要找到其相应的解m，而对于任何一个六十四位的哈希值，要找到其解m，都没有固定算法，只能靠计算机随机的hash碰撞，而一个挖矿机每秒钟能做多少次hash碰撞，就是其“算力”的代表，单位写成hash/s,这就是所谓工作量证明机制POW(Proof Of Work)。

日前，比特币全网算力已经全面进入P算力时代（1P=1024T，1T=1024G，1G=1024M，1M=1024k），在不断飙升的算力环境中，P时代的到来意味着比特币进入了一个新的军备竞赛阶段。

算力是衡量在一定的网络消耗下生成新块的单位的总计算能力。每个硬币的单个区块链随生成新的交易块所需的时间而变化。

算力和区块链

早期的比特币区块链采用高度依赖节点算力的工作量证明(Proof of work, PoW) 机制来保证比特币网络分布式记账的一致性。随着区块链技术的发展和各种竞争币的相继涌现，研究者提出多种不依赖算力而能够达成共识的机制，例如点点币首创的权益证明(Proof of stake，PoS) 共识和比特股创的授权股份证明机制(Delegated proof of stake，DPOS) 共识机制等。 

比特币区块链系统的安全性和不可篡改性是由PoW 共识机制的强大算力所保证的，任何对于区块数据的攻击或篡改都必须重新计算该区块以及其后所有区块的SHA256难题，并且计算速度必须使得伪造链长度超过主链，这种攻击难度导致的成本将远超其收益。据估计，截止到2016年1月，比特币区块链的算力已经达到800 000 000 Gh/s，即每秒进行8*10^18次运算，超过全球Top500 超级计算机的算力总和。 

安全性威胁是区块链迄今为止所面临的最重要的问题。其中，基于PoW 共识过程的区块链主要面临的是51% 攻击问题，即节点通过掌握全网超过51%的算力就有能力成功篡改和伪造区块链数据。以比特币为例，据统计中国大型矿池的算力已占全网总算力的60%以上，理论上这些矿池可以通过合作实施51%攻击，从而实现比特币的双重支付。虽然实际系统中为掌握全网51% 算力所需的成本投入远超成功实施攻击后的收益，但51%攻击的安全性威胁始终存在。

基于PoS 共识过程在一定程度上解决了51% 攻击问题，但同时也引入了区块分叉时的N@S (Nothing at stake) 攻击问题。研究者已经提出通过构造同时依赖高算力和高内存的PoW共识算法来部分解决51% 攻击问题，更为安全和有效的共识机制尚有待于更加深入的研究和设计。 

未来的趋势

算力为大数据的发展提供坚实的基础保障，大数据的爆发式增长，给现有算力提出了巨大挑战。互联网时代的大数据高速积累，全球数据总量几何式增长，现有的计算能力已经不能满足需求。

据报告，全球信息数据90% 产生于最近几年。并且到2020年，40% 左右的信息会被云计算服务商收存，其中1/3 的数据具有价值。因此算力的发展迫在眉睫，否则将会极大束缚人工智能的发展应用。目前，我国在算力、算法方面与世界先进水平有较大差距。算力的核心在芯片。因此需要在算力领域加大研发投入，缩小甚至赶超与世界发达国家差距。