随机性在比特币中扮演什么角色？

比特币的主要创新之一是使用工作量证明来建立分布式共识。 PoW 提供了一种客观的衡量标准，比特币网络的参与者可以通过该衡量标准达成共识，而无需信任网络上的任何人。 它不同于 PoS 机制，后者依赖于对共识的主观解释。

PoW 中的 W(work) 涉及找到具有最少数量前导零的哈希输出。 （哈希输入有一些限制，比如格式、时间戳等）

比特币 PoW 机制使用的加密哈希函数称为 SHA256。 密码哈希函数的一个重要特征是它们是单向的。 这意味着仅从哈希输出推导出哈希输入是不可行的。 它们是单向的原因很大程度上是因为散列输出的随机性。

事实证明这很关键，因为如果哈希函数没有产生足够随机（“伪随机”）的输出，那么，可以从所需的输出开始，即：具有一定数量的前导零的字符串，以及 Work从那里向后。 这将使“证明”在最好的情况下不可靠，在最坏的情况下也毫无用处。

简单来说，典型的 PoW 机制所做的是 (a) 它提出了一个问题，该问题的解决方案存在于非常大的范围内btc挖矿随机性，(b) 没有捷径，以及 (c) 找到解决方案的唯一方法是使用蛮力计算并随机搜索这个巨大的范围。 这就像大海捞针。

因此，哈希函数的随机性决定了证明的强度。

哈希（提供）→ 随机性（支持）→ 工作量证明

“......好的谜题让每个矿工都有机会赢得下一个谜题，这与他们贡献的哈希算力总量成正比。 想象一下随机投掷飞镖，目标大小与矿工持有的算力对应的算力量成正比。”- Arvind Narayanan

没有正式证据表明随机性对于 PoW 是强制性的。 然而，根据经验，这似乎是正确的。 另一个简单的观察是，解决方案不是随机的任何问题往往需要花费与首先计算解决方案一样多的努力来验证。 任何此类机制都会导致可扩展性受限（请记住，比特币很难扩展）。 它将不成比例地有利于最快的矿工——而稍慢的矿工可能一无所获。

基于随机性的 PoW 的另一个好处是在挖矿方面是开放的，任何人都可以成为矿工，来去自由。 无论他们是在发现区块后立即加入，还是五分钟后加入，他们获得下一个区块奖励的机会都不会改变。

哈希怎么样？ 这是获得随机性的唯一方法吗？ 也许不会。 除了哈希之外，还有其他方法可以模拟随机搜索过程，例如整数分解或离散对数。

因此，哈希可能不是实现随机性的唯一手段，而随机性是创建数字 PoW 的必要前提。

PoW方案分为两类：

计算限制：随机搜索受限于处理器速度

内存限制：随机搜索受内存访问限制

一类 PoW 是否真的比另一类更好还有待观察，（我个人认为内存限制更糟糕，但底层机制是相同的：通过大规模的概率和随机搜索，任何解决方案都可以廉价地验证.)

总之，自人类存在以来，我们就一直在与随机性和不确定性作斗争。 在 20 世纪，发明了现代计算和蒙特卡洛模拟，这第一次让我们能够将随机性转化为我们的优势。 在比特币中使用随机性标志着漫长旅程中的另一个里程碑。 简而言之，工作量证明中的“证明”是由随机性支持的。 没有随机性，或者没有真正好的伪随机性btc挖矿随机性，工作量证明将无法工作。

如果比特币要成为未来的货币，它将代表我们迄今为止最重要和最大的随机性应用。