区块链入门到实战之区块链 – 工作量证明

Posted 2020-12-12 huanghanyu

目的：解决艰难的任务，获取记账能力。

区块链中，每个人手上都有账本，每个人都可以记账，但怎么能让这些账本的内容保持一致，让大家都认这个账，就需要共识机制。

人类社会中，通常的共识机制是，如果某个人能完成某项艰难的任务，他就可以做某些事。要推翻这个共识，就也要完成这些艰难的任务，所以共识不是那么容易被推翻。孙悟空当上美猴王，是因为做了难的事（穿过水帘洞）。

类似地，区块链中的共识机制使用同样原理，只有完成了某项艰难的任务，才有记账的权力，这就是工作量证明。区块链中，这项艰难任务是，计算一个数学难题。

现在，我们介绍工作量证明的具体过程。我们向每个块添加一个名为Nonce的项，如下图所示

Nonce是使区块的哈希值满足一定条件的一个数字。例如，这个条件可能是，生成的哈希值前面4位必须为零。

因此，生成的哈希值看起来会像000010101010xxx。通常，矿工在计算Nonce值时，会从0开始，并不断增加，直到生成的哈希值满足指定条件。

注意，哈希生成是随机进行的，并且超出了你的控制范围 — 也就是说，你不能强制哈希函数生成特定的哈希值。

因此，可能需要多次迭代，直到生成满足条件的哈希值。在比特币系统中生成一个区块的预期时间为10分钟。一旦矿工成功地生成了Nonce值，即成功地开采了这个区块，他就会在系统中释放这个区块，使其加入链中，成为最顶端的一个区块。

注意，有多个矿工在竞争生成合法的区块。比特币系统通过给第一个成功的矿工特定的比特币来奖励他。

一般来说，计算能力更强的矿工是早期的赢家。这可能会导致拥有巨大处理能力的人攻击整个系统。本教程后续内容中，我们将讨论这些攻击以及如何减轻它的影响。