假設一下，當某一天BTC全網算力已經上漲到目前的100倍時，會發生什麼？會讓更多的人參與其中，會讓更多的人受益？不，會造成巨大的電力消耗，BTC挖礦一年所耗費的電力是整個歐洲國家的總和。儘管到那時幣價可能已經是現在的100倍，但BTC巨大的耗電量始終是整個生態內頻繁提及的問題。
而終於有一天，全世界各國下令禁止高能耗的挖礦活動，所有POW礦場都被迫關停，BTC全網算力暴跌，BTC網路隨之癱瘓。在全球的禁令下，只有那些耗電量極低的加密貨幣才能得以生存。
加密貨幣的信仰者們迫切尋求著一種更低能耗的共識演算法以挽救BTC。至此，POC（proof of capacity，容量證明）登上了加密世界的王座。
當然，這都是個人的臆想，如有雷同，純屬巧合。
迴歸正題，雖然上文的臆想可能過於遙遠，但BTC以及POW所帶來的巨大電力消耗問題是確實存在的。BTC社羣的成員們就此提出了各種的解決方案，最終出現了空間證明（Proof of space），空間證明最終由burst團隊將其改進並轉變為如今的POC容量證明，因此Burst也稱之為POC幣種的鼻祖。
本質上，POC容量證明也是工作量證明的一種，只不過POC更加特殊，它與BTC的POW要求礦工追求雜湊算力不同，POC容量證明要求礦工追求硬碟容量，這讓POC容量證明擺脫了ASIC化與巨大耗電量的命運。
相較於BTC礦機動輒幾千瓦的功耗，硬碟的功耗簡直不要太低，目前市面上的硬碟功耗普遍在5-10W，因此POC容量證明的省電是顯而易見的。
除此之外，使用硬碟挖礦的POC容量證明無需擔心ASIC化，因為在POC容量證明中，硬碟容量的提升只能增加硬碟數量。而定製超大的硬碟，增加的只是成本，即便你有20T的硬碟，大不了我上兩塊10T。
目前的加密貨幣中，使用POC容量證明的幣種僅有少數，而POC幣種無一例外都需要將資料填滿硬碟空間，我們稱之為P盤，資料會強制佔滿硬碟空間，所儲存的資料只能用於硬碟挖礦，這一步讓許多不夠了解硬碟挖礦的朋友匪夷所思，為什麼要強制佔滿硬碟空間，POC容量證明到底是什麼樣的機制？
1、POC容量證明的演算法原理
傳統的POW工作量證明，為了保證競爭的公平性，在一次競爭區塊打包權時，都要求礦工透過計算得到解答區塊所需的雜湊值，無論之前作出過多少次的計算結果，都要直接拋棄並重新計算。
而POC容量證明，也需要計算，雖然過程同樣緩慢，但這個過程是在挖礦開始之前，礦工所需要做的僅僅是利用計算硬體例如CPU、GPU計算出挖礦所需的雜湊值，並將雜湊值存入硬碟空間即可。這就是我們常說的POC空間換時間，利用硬碟來快取雜湊值，提高了計算的效率。
可能還是有朋友會產生疑問，為什麼POC能透過儲存雜湊值來提高計算效率呢？請看下面
2*3*4=24
2*3*4+10=34
2*3*4+111=135 ……
這3個計算中，如果是常規的計算邏輯，那麼需要執行6次的乘法以及2次加法。不過我們可以發現，只需要將2*3*4的結果儲存，我們就可以只透過2次的加法便能計算出所有的結果。
當然，這樣的代價就是我們要有一定容量的硬碟去儲存這些計算的結果，這就是為什麼能透過儲存來提高計算效率的原因。POC就是透過此種方法降低計算的難度，並因此將POW的算力消耗變成了硬碟空間的消耗。
容量證明便是採用此項方法，礦工透過儲存快取資料即可降低計算難度，以此將工作量證明的目標由算力消耗轉向儲存消耗。
2、POC容量證明的核心
Shabal雜湊函式是2007年NIST舉辦的加密函式競賽中的候選方案，儘管該方案沒能進入決賽，但仍不失為一個優秀的雜湊演算法，該演算法目前也沒有出現致命弱點。容量證明的Plot檔案需要透過Shabal函式來生成，生成方式如下：
第一輪運算：
礦工賬戶ID+隨機數→Shabal256（256位Shabal函式）=Hash值8191號
上述過程產生的8191號雜湊值總共有32位元組，礦工ID和隨機值各8位元組。
第二輪運算：
Hash#8191+賬號ID+隨機數→Shabal256=Hash#8190
第三輪運算：
Hash#8910+Hash#8191+ID+隨機數→Shabal256=Hash#8189
重複上述運算，當雜湊函式輸入值（前幾輪的雜湊結果+ID+隨機數）大於4096位元組後，之後的運算將只會取最新的4096位元組資料來進行雜湊，例如：
Hash#7001+...+Hash#7128+ID+隨機數→Shabal256=Hash#7000
每一個雜湊值由32位元組，128個雜湊值一共4096位元組
最後，當完成8192次迴圈後，我們會有從0號到8191號總共8192個雜湊值，將所有的雜湊值作為輸入，再加上ID與隨機數，算出最終Hash值，如下：
Hash#0+...+Hash#8191+ID+隨機數→Shabal256=Final Hash
最終Hash拿來與其他8192個雜湊值進行異或運算，得到全新的8192個雜湊值，儲存這些雜湊值，兩兩分組分為4096組Scoop，Scoop便是容量證明挖礦所需要用到的基礎快取資料。每一組Scoop包含64位元組，4096組Scoop總共佔用256KB的儲存空間。
由於礦工的ID是由公鑰生成，不因此會輕易改動，因此Hash值生成的不同由隨機數來決定，每個隨機數都將生成256KB的Scoop組，而一個隨機數佔8位元組，1byte（位元組）=8bit，所以8位元組總共有18,446,744,073,709,551,615種可能，想要儲存完所有隨機數所對應的Scoop組，總共需要4096ZB的空間，而目前人類所有資料加起來不超過50ZB，儲存所有的資料資料是不可能的，因此礦工只能儲存一部分的Scoop資料。
至於礦工為何要儲存Scoop組，原因是礦工的挖礦將會用到這些Scoop組，其快取的資料將成為計算快取來加快挖礦計算速度。
應用：利用Scoop組的資訊挖礦
在挖礦之前，礦工需要根據相關資訊計算初需要讀取的scoop組，我們以BHD為例（BHD的容量證明與Burst類似），其生成挖礦所需scoop組的方式如下：
錢包生成挖礦資訊，包含最新區塊的產塊簽名，下一區塊高度以及base target。base target涉及到BHD的”Deadline“設定，其設定相當於BTC網路中的“當前網路難度”。
錢包生成挖礦所需Scoop組流程如下：
最新區塊的產塊簽名0+礦工ID→Shabal256=產塊簽名1
產塊簽名1+下一區塊高度→Shabal256=產塊雜湊
產塊雜湊mod 4096=Scoop組編號（對產塊雜湊以4096取模，即取最小余數）
假設產塊雜湊取模後得到值 199，礦工就需要遍歷198#Scoop組（Scoop組含0~4095）的資料，將相應組所有內容取一次Shabal256雜湊值，再結合之前的產塊簽名還有Target資料（一種由錢包生成的當前網路挖礦難度資料），共同換算出Deadline資料，換算方式如下：
Scoop組資料+產塊簽名→Shabal256=難度Target
難度Target/當前網路難度Base Target=Deadline（產塊目標時間）
由於BHD網路中，Deadline被設定為＞1的值（實際網路中設定值比1大得多），所以礦工為了讓Deadline符合難度目標，必須要從硬碟中反覆讀取儲存的Scoop資料進行運算。
每一個Scoop組的資訊包含對0~4095隨機數取值的所有資訊，因此礦工為了能算出符合要求的Deadline就必須要儘可能多的儲存Scoop組資訊，即提升挖礦效率只能透過增加硬碟，提高儲存空間來實現。就如同BTC工作量證明中，提升挖礦效率只能透過增加礦機或提高礦機效率來實現。
3、殊途同歸的“工作量證明”
透過前文我們可以瞭解到，POC容量證明依然屬於“工作量證明”，究其本質而言，POC容量證明也是透過對資源的消耗來維護網路的安全。BTC的工作量證明是消耗計算資源+高消耗電力資源+挖礦裝置為BTC賦予基本價值，而POC幣種透過消耗硬碟資源+低消耗電力資源+挖礦裝置為自身賦予基本價值。
當電力消耗達到某一個程度時，電力就會成為網路穩定性的影響因素，除影響網路算力的穩定性外，還會對去中心化程度造成影響。
當電費和挖礦裝置價格成為影響礦工的准入門檻之後，普通人就會無法承擔起維護網路安全的一份子，即我們常說的挖BTC是富人的遊戲，當越來越少的富人接手“挖礦遊戲”後，去中心化的程度就會越來越低。
BTC網路的現狀便是如此。但在POC生態中，由於硬碟天生自帶低功耗的屬性，因此在較長的一段時間內，POC硬碟挖礦的電力成本將不再是提高准入門檻的因素之一。
硬碟的廣泛適配性，更是進一步降低了挖礦的准入門檻，一塊普通的二手機械硬碟即可成為挖礦裝置，參與挖礦。值得一提的是，POC儲存的資料是離線狀態下生成的資料，因此即便是硬碟損壞，也不會導致網路資料的丟失。
POC容量證明的設計初衷便是為了解決傳統POW的電力資源消耗等問題，由於POC的本質仍舊是透過消耗物理資源來為貨幣賦值，因此從長遠的角度看，POC也存在著中心化的趨勢。
但在BTC日趨中心化的今天，如何讓更多的人參與區塊鏈，參與挖礦行業，分享新技術為人類帶來的紅利，POC容量證明是 一種十分友好的解決方案。
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