第4课："工作证明" 了解共识建设的运作方式

工作证明

在时间戳服务器之后，使比特币成为可能的第二个机制是工作证明（PoW）。

PoWs经常被误认为是伴随着区块链出现的全新机制，但该技术最初是为了防止垃圾邮件而开发的，并在1993年创建。

PoW是一个逆转哈希函数的过程。

为了防止垃圾邮件，我们开发了一个系统，要求在发送邮件时证明哈希函数已经被颠覆。

这个想法是，逆转哈希函数需要大量的时间，所以不可能发送大量的电子邮件。

这种机制也被称为HashCash。

就比特币而言，当区块链中的每个区块被散列时，有必要找到一个在生成的散列值的开头有指定数量的零的值。

区块链中的每个区块都包含各种信息，可分为固定值和可变值。

这个变量值被称为nonce（随机数），通过改变nonce找到一个带前导零的输入值的过程在比特币中被称为PoW。

一旦PoW过程完成，区块链中的一个区块就已经形成。

每个区块都包含前一个区块的哈希值。

因此，如果你想篡改任何一个区块，你必须篡改该区块之后连接的所有区块的数据。

这就是为什么区块链被说成是很难被篡改的。

通过工作证明建立共识

在决策过程中，PoWs也可以用来确定谁的意见能代表一个不特定的群体。

在PoW中，每个CPU被分配一个参与权。

这意味着很难保证大量的参与，而且可以期待一个真正公平的决策过程。

具有最高PoW计算量的链条自然是最长的链条。

这个最长的链条将成为决策过程中不特定群体的代表。

这是基于这样的想法：如果大多数的CPU是由好的节点控制的，那么这个链就会发展得最快。

调整建立共识的难度

区块链的可篡改性随着特定区块后的区块数量呈指数级下降。 (后面的区块越多，篡改它们所需的工作就越多。

为了篡改过去某个时间点的区块，有必要通过PoWing所有后面的区块来重新创建该区块。

要在过去的某个时间点篡改一个区块，你需要通过重写该区块之后链上的所有区块来重新创建该区块，而且你需要比正确的区块更快地完成这个工作。

这是因为最长的链条将是正确的。

现在我们将简要地研究一个不正确的链超过一个正确的链的概率。

PoW的设计方式是，PoW本身的难度不会因为硬件性能的摩尔定律改进而波动，也不会因为PoW参与者的数量而波动。

这是因为，如果难度水平波动，流氓链很容易超越合法链。

这个难度级别被称为 "难度"，并被自动调整以确保每小时产生的块数保持不变。

如果每小时的块数增加，PoW的难度就会增加，如果每小时的块数减少，PoW的难度就会降低。