为什么区块链会消耗这么多能量？区块链消耗资源的原因有哪些方面

区块链和加密货币风靡一时，具有许多令人兴奋的应用可能性。但它们也会对环境产生重大影响，主要与能源使用有关。特别是使用了工作量证明机制的加密货币，矿工之间的竞争和更广泛的网络活动，会消耗了大量的能源。矿工们必须使用大量的能源，因为他们要互相竞争，成为第一个解决方程的人，从而获得奖励。在本文中将由鑫链财经网（xinchaincaijing.com）小编跟大家探讨区块链为什么消耗这么多能量的原因。

什么是区块链？

区块链是一种维护和更新数据库的方法，通常跨计算机网络。新数据一次添加一个“块”，每个块都引用前一个块。每个新块都会添加到现有的块链中，因此得名“区块链”。

区块链技术特别适用于加密货币。一旦数据成为区块链的一部分，就无法删除或更改。此外，许多区块链以去中心化方式运行，其中数据在网络中同时存储和更新。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，使用了一种共识机制，允许网络上的每个人检查每个块的合法性。最著名和广泛使用的共识达成机制称为工作量证明 (PoW)：通过完成一定量的计算工作获得添加区块的权利。

从事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产生一些新的加密货币，他们可以保留这些加密货币作为奖励。此外，矿工还可以为他们添加到链中的区块中的交易支付处理费。这些奖励至关重要，因为它们会激励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：一个易于检查但难以解决的难题。想出解决方案的唯一方法是一次又一次地猜测。一旦有人找到解决方案，他们就会将新区块广播到网络的其余部分。其他参与者可以轻松检查解决方案是否确实正确。然后每个人都将区块添加到他们的本地链副本中，然后为下一个区块再次开始猜谜游戏。

需要预先投资计算能力，因此需要能源，这使得尝试玩弄系统的吸引力降低，而且无论谁先完成工作证明，所涉及的运气因素使得几乎不可能将欺诈数据添加到块中。

发展网络

尝试解决难题的计算机越多，系统就越难被篡改。如果你想在链中引入一个错误的块，你必须比其他人更快地找到一个有效的解决方案，并控制大部分的采矿能力，因为网络中的其他人都会检查你的解决方案。即便如此，您也不太可能让欺诈链长期运行。网络越大，越难破解，系统的安全性就越好。

令人震惊的能源消耗水平

一个现在广为人知的技术力量问题的例子是区块链。区块链使用密集的密码计算来验证交易的存在和有效性首先作为比特币等加密货币的基础引起了人们的关注。但现在各行各业都将其视为应对身份验证、身份和信任挑战的解决方案。

不过，有一个大问题：它的能耗相当于祖母那辆耗油量巨大的1973年福特LTD。

使区块链起作用的是其网络上所有计算机的共识，即区块链上的每笔交易都是真实的。计算机之间通过解决密码难题达成共识的竞争被称为挖矿。挖矿使用功能强大的专用计算机芯片和软件，加上可靠的互联网连接和空调，让CPU在7天24小时不间断地进行复杂计算时保持凉爽。所有这些都消耗了大量的电力。

区块链使用多少能量？

如此之多，如果矿工是一个国家，他们的能源消耗将排在第41位，几乎与奥地利一样多。

如此之多以至于采矿产生的碳与拉斯维加斯或汉堡市一样多。

单笔比特币交易消耗的能量相当于100,000笔Visa交易消耗的能量。

如此之多以至于加密货币矿工正在电力廉价的地方建立服务器场，例如冰岛（地热能充足）、中国农村（水力发电厂未充分利用）和美国小镇，这给他们的电力基础设施带来了负担.

事实上，纽约州北部的一个小镇吸引了如此多的采矿活动，以至于它短暂地暂停了新的采矿作业，以防止它们真正耗尽该镇的电力供应。

一些人认为对区块链功耗的估计被夸大了，但即使这是真的，它仍远未达到节能效果。事实上，它提出了一个尴尬的难题：发明这项旨在提高交易效率的技术本身就是一种极大的浪费。

为什么区块链及比特币会消耗这么多能量？

从概念上讲，比特币似乎不需要大量的电力。您所要做的就是指向并单击或点击您的智能手机来买卖加密货币。几十年来，我们已经拥有对其他类型的数字交易做同样事情的技术。

但正是比特币的去中心化结构推动了其巨大的碳排放足迹。

为了验证交易，比特币需要计算机来解决越来越复杂的数学问题。这种工作共识机制的证明比许多人意识到的要消耗更多的能源。

安永全球区块链负责人保罗布罗迪说：“就比特币而言，这是通过让许多不同的竞争对手都进行比赛来完成的，看看他们能多快打包交易并解决一个小的数学问题。”

最快完成数学方程式的矿工不仅证明了交易，而且还以比特币支付的形式获得小额奖励。

在比特币的早期，这个过程并不消耗民族国家的电量。但是，随着越来越多的人竞相解决数学难题，加密货币技术的固有特性是数学难题变得越来越难——而且这种动态只会随着越来越多的人试图购买比特币而加速。

多个矿工正在使用电力来争夺奖励。即使可能有数十万台计算机竞相解决同一个问题，但最终只有一台能够获得比特币酬金。

“当然，从某种意义上说，这是一种浪费，因为99.99%的工作机器都因为没有赢得比赛而丢弃了结果，”布罗迪说。虽然这个过程产生了公平和安全的结果，但它也产生了大量的碳排放。“我非常怀疑 [whoever founded] 比特币预期在未来取得如此巨大的成功，因此，我们正在谈论的巨大力量，”布罗迪说。

这个过程也需要大量时间：每笔比特币交易需要10分钟以上。那是开采新区块所需的时间。

其他数字交易，如由Visa提供支持的交易，速度更快，耗能更少。例如，与比特币的4TPS相比，Visa每秒可以处理大约1,700笔交易(TPS)。

根据剑桥数字资产计划 (CDAP) 2022年5月的报告，在加密货币挖矿方面，美国占据了全球比特币挖矿市场的最大份额，拥有近38%的全球哈希率恢复——这意味着大量的区块链计算。

其他比特币挖矿中心包括占全球份额13%的哈萨克斯坦、超过6%的加拿大和接近5%的俄罗斯，其余分散在全球各地。

区块链和能源使用的大问题

这些都无法解释为什么区块链是能源消耗大户。发生这种情况是因为区块链的运行条件是，无论系统中有多少矿工，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 分钟一次，在以太坊区块链上大约每 15 秒一次。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，解决它们仍然需要相同的时间；它只是需要更多的能量。

无休止的增长和转移负担

换句话说：加入挖矿的计算机不会改变区块链的功能，只会增加其能源消耗。收益递减规律在这里起着重要作用。一旦区块链网络达到临界数量的节点，安全性就已经满足基本要求。但是挖矿是有利可图的，越来越多的人拥有加密货币。因此，仅比特币区块链目前每年就消耗 204.5 TWh 的电力，堪比泰国的耗电量。问题在于使用的能量本身，而不是能量的来源。许多矿工正在转向可再生能源。但这只会将问题转移到别处。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。因此，如果采矿用完了可再生能源，那只会增加用于其他活动的不可再生能源。

以太坊减少99%的能源使用

以太坊是按市值计算的全球第二大加密货币协议，它在2022年9月15日一夜之间通过成功过渡到一种称为股权证明的新共识机制，几乎消除了能源消耗。

尽管期待已久的变化并未导致以太币（该协议的原生加密资产）价格突然上涨，但行业专家预计这一转变将逐渐缓解人们对区块链技术的使用如何影响环境和能源需求的担忧。

由于比特币和以太坊等加密货币协议的能源强度成为华盛顿特区的热点问题，因此执行了所谓的“合并”9月8日，白宫根据美国总统签署的行政命令发布了一份报告Joe Biden 详细介绍了加密采矿作业对能源的影响。

报告称，比特币矿工使用一种称为工作量证明的能源密集型共识机制，估计占2021年美国总用电量的 0.9% 至 1.4%。当包括以太坊挖矿的工作量证明时，该估计值上升至0.9%至1.7%。

最后

只有当您向链中添加一个新区块所获得的奖励比您在用于挖矿的能源上花费的价值更高时，挖矿才是有利可图的。但挖矿会引起大量消耗能量，而能源使用的问题已经被很多国家和专家所关注，在不久的未来应该会有取代工作量证明系统的几种替代方案。

以上内容介绍了区块链为什么会消耗这么多的能量的原因。大部分的加密货币都使用了工作量证明机制来验证交易，而挖矿行为是消耗大量能源的原因，以太坊的合并减少了能源的使用。在未来应该要推出更多取代工作量证明系统的方案。