區(qū)塊鏈技術筆記第二彈（BTC）
共識機制之POW算法實現(xiàn)
PoW的目標是找出一個符合特定條件的數(shù)字龙致，這個數(shù)字很難計算出來，但容易驗證顷链。
以太坊Pow算法可以表示為如下公式：
RAND(h, n) <= M / d
其中RAND()表示一個概念函數(shù)目代，代表一系列的復雜運算。其中h和n為輸入，即區(qū)塊Header的哈希榛了、以及Header中的Nonce在讶。M表示一個極大的數(shù)，此處使用2^256-1霜大。d构哺，為區(qū)塊難度，即Header中的Difficulty战坤。
因此在h和n確定的情況下曙强，d越大，挖礦難度越大（關聯(lián)開頭由多少個0位結尾途茫，位數(shù)越多難度越大）碟嘴，即為Difficulty本義。即不斷變更Nonce囊卜，使RAND(h, n)滿足RAND(h, n) <= M / d娜扇，即完成Pow。
我們先從一個簡單的demo入手進行學習栅组。
規(guī)定難度為00開頭雀瓢，隨機數(shù)設為P，當P遇PRE_DATA合并的數(shù)值Hash256后滿足難度笑窜，即完成解致燥。偽代碼如下：
def pow(DATA_HASH):? {
?proof=0
Now_proof=f'{DATA_HASH},{proof}'.encode()
NP_Hash=hashlib.sha256(Now_proof).hexdigest()
while NP_Hash[:2]=="00" ? is? False:
{
??????? proof+=1
??????? Now_proof=f'{DATA_HASH
??????? {proof}'.encode()NP_Hash=hashlib.sha256(Now_proof).hexdigest()????????
}
return? proof
}
當難度固定好后，采用不斷碰撞的方式來解出值排截，有了工作量機制作為驗證，再配以“節(jié)點定義”辐益、“發(fā)送交易”断傲、“挖礦”、“分布式統(tǒng)一”即可完成景點BTC的雛形結構
在BTC還有其他很多對于整個網(wǎng)絡的調(diào)節(jié)智政，具體詳見官方文檔认罩。如果有時間我會在后續(xù)文章簡要為大家剖析。
共識機制之挖礦原理（如何記賬）
所有的計算和存貯是需要消耗計算機資源的续捂，既然要付出成本垦垂，那節(jié)點為什么還要參與記賬呢？在中本聰（比特幣之父）的設計里牙瓢，完成記賬的節(jié)點可以獲得系統(tǒng)給與的一定數(shù)量的比特幣獎勵劫拗，這個獎勵的過程也就是比特幣的發(fā)行過程，因此大家形象的把記賬稱為“挖礦”矾克。
由于記賬是有獎勵的页慷，每次記賬都可以給自己憑空增加一定數(shù)量的個比特幣（當前是12.5比特幣，博文寫作時每個比特幣是4萬人民幣以上，大家可以算算多少錢）酒繁，因此就出現(xiàn)大家爭相記賬滓彰，大家一起記賬就會引起問題：出現(xiàn)記賬不一致的問題，比特幣系統(tǒng)引入工作量證明來解決這個問題州袒，規(guī)則如下：
一段時間內(nèi)（10分鐘左右揭绑，具體時間會與密碼學難題難度相互影響）只有一人可以記賬成功。通過解決密碼學難題（即工作量證明）競爭獲得唯一記賬權郎哭，其他節(jié)點復制記賬結果他匪，不過在進行工作量證明之前，記賬節(jié)點會做進行如下準備工作：
1. 收集廣播中還沒有被記錄賬本的原始交易信息
2. 檢查每個交易信息中付款地址有沒有足夠的余額
3. 驗證交易是否有正確的簽名
4. 把驗證通過的交易信息進行打包記錄
5.添加一個獎勵交易：給自己的地址增加12.5比特幣（白皮書規(guī)定彰居，一定區(qū)塊后改變）
如果節(jié)點爭奪記賬權成功的話诚纸，就可以得到12.5比特幣的獎勵。
驗證
在節(jié)點成功找到滿足的Hash值之后陈惰，會馬上對全網(wǎng)進行廣播打包區(qū)塊畦徘，網(wǎng)絡的節(jié)點收到廣播打包區(qū)塊，會立刻對其進行驗證抬闯。
如果驗證通過井辆，則表明已經(jīng)有節(jié)點成功解迷，自己就不再競爭當前區(qū)塊打包溶握，而是選擇接受這個區(qū)塊杯缺，記錄到自己的賬本中，然后進行下一個區(qū)塊的競爭猜謎睡榆。
網(wǎng)絡中只有最快解謎的區(qū)塊萍肆，才會添加的賬本中，其他的節(jié)點進行復制胀屿，這樣就保證了整個賬本的唯一性塘揣。
假如節(jié)點有任何的作弊行為，都會導致網(wǎng)絡的節(jié)點驗證不通過宿崭，直接丟棄其打包的區(qū)塊亲铡，這個區(qū)塊就無法記錄到總賬本中，作弊的節(jié)點耗費的成本就白費了葡兑，因此在巨大的挖礦成本下奖蔓，也使得礦工自覺自愿的遵守比特幣系統(tǒng)的共識協(xié)議，也就確保了整個系統(tǒng)的安全讹堤。
