什么是工作量证明

Proof Of Work，简称POW，即对工作量的证明。

为什么要做工作量证明

**挖矿（计算or工作）**的结果会作为数据加入区块链成为一个区块，完成这个**工作**的人也会获得奖励（即挖矿获得比特币）。
所以**挖矿**的过程是一种多劳多得的按劳分配模式，算力高，花费的时间多，获得的数字货币也就越多。
所以必须要证明矿工们为了得到答案确实进行了**计算**。

怎么样做工作量证明

哈希算法
SHA256：一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数

为什么选择哈希算法

①哈希算法不是加密算法，也就是没有密码，根据一个哈希值看不出或者说得不到原始数据，非常安全。
②一个唯一的原始数据，只能有唯一一个哈希，而且在已知原始数据和算法的前提下，可以较快计算出一个哈希值。

工作量证明代码

①pay attention to “//新加”

需要注意的是“ { ”不能单独放在一行，但是为了清晰，下面的代码都手动做了处理！

②main.go文件

package mainimport ("../core""fmt""strconv"
)func main()
{bc :=core.NewBlockchain()bc.AddBlock("Send 1 BTC to Ivan")bc.AddBlock("Send 2 createblockchain -address hanshuhuan more BTC to Ivan")for _,block :=range bc.Blocks{fmt.Printf( "Prev. hash: %x\n",block.PrevBlockHash)fmt.Printf( "Data: %s\n",block.Data)fmt.Printf( "Hash: %x\n",block.Hash)//新加：证明某个block的工作量pow :=core.NewProofOfWork(block)//新加：校验算法fmt.Printf("PoW:%s\n",strconv.FormatBool(pow.Validate()))fmt.Println()}
}

③block.go文件

package coreimport ("bytes""crypto/sha256""encoding/gob""log""time"
)
type Block struct
{Timestamp     int64Transactions  []*TransactionPrevBlockHash []byteHash          []byte//新加Nonce         int
}func NewBlock(transactions []*Transaction, prevBlockHash []byte) *Block
{block := &Block{Timestamp:     time.Now().Unix(),Transactions:  transactions,PrevBlockHash: prevBlockHash,Hash:          []byte{},//新加Nonce:         0}//新加:创建一个工作量证明pow := NewProofOfWork(block)//进行工作量证明nonce, hash := pow.Run()block.Hash = hash[:]//新加block.Nonce = noncereturn block
}
func (b *Block) SetHash()
{timestamp :=[]byte(strconv.FormatInt(b.Timestamp,10))headers :=bytes.Join([][]byte{b.PrevBlockHash,b.Data,timestamp},[]byte{})hash :=sha256.Sum256(headers)b.Hash=hash[:]
}
func NewGenesisBlock() *Block
{return NewBlock( "Genesis Block",[]byte{})
}

④proofofwork.go文件

package core；limport ("bytes""crypto/sha256""fmt""math""math/big"
)var
(maxNonce=math.MaxInt64
)
//决定了挖矿的难度
const targetBits = 20
//ProofOfWork represents a proof-of-work对这个区块计算要满足目标
type ProofOfWork struct
{block *Blocktarget *big.Int
}
//NewProofOfWork builds and returns a ProofOfWork
func NewProofOfWork(b *Block) *ProofOfWork
{//首先确定一个固定的整数1target :=big.NewInt(1)//做移位操作target.Lsh(target,uint(256-targetBits))pow :=&ProofOfWork{b,target}return pow
}
func (pow *ProofOfWork) prepareData(nonce int) []byte
{data :=bytes.Join([][]byte{pow.block.PrevBlockHash,pow.block.Data,IntToHex(pow.block.Timestamp),IntToHex(int64(targetBits)),//前面四项都是不可变的IntToHex(int64(nonce)),},[]byte{},)return data
}
func IntToHex(num int64) []byte
{buff:=new(bytes.Buffer)err :=binary.Write(buff,binary.BigEndian,num)if err !=nil{log.Panic(err)}return buff.Bytes()
}func (pow *ProofOfWork) Run()(int,[]byte)
{var hashInt big.Intvar hash    [32]bytenonce :=0//开始计算fmt.Printf("Mining the blockcontaining \"%s\"\n",pow.block.Data)//一个一个对比for nonce < maxNonce{//由四项不可变数据+一个可变数字nonce组成data :=pow.prepareData(nonce)//哈希算法hash =sha256.Sum256(data)fmt.Printf("\r%x",hash)//把哈希值转成哈希整数hashInt.SetBytes(hash[:])//对比if hashInt.Cmp(pow.target) == -1{break} else {nonce++}}fmt.Printf("\n\n")return nonce,hash[:]
}
// Validate 校验算法
func (pow *ProofOfWork) Validate()bool
{var hashInt big.Int//用同样的计算方法计算data :=pow.prepareData(pow.block.Nonce)hash :=sha256.Sum256(data)hashInt.SetBytes(hash[:])isValid :=hashInt.Cmp(pow.target) == -1return isValid
}

⑤blockchain.go文件

没有改动

⑥util.go文件

package coreimport
("bytes""encoding/binary""log"
)// IntToHex Convert an int64 to a byte array
func IntToHex(num int64) []byte{buff := new(bytes.Buffer)err := binary.Write(buff, binary.BigEndian, num)if err != nil {log.Panic(err)}return buff.Bytes()
}

运行结果展示

运行结果解释

从main文件开始，创建了一个区块链，返回了一个创世纪块，然后又新加了两个区块（这三个区块都经历了newblock（）这个方法，所以都会进行工作量证明），然后遍历这个区块链（数组），输出每一个区块的“前一个哈希值、本身的数据、后一个区块的哈希值”，然后去证明每个区块的工作量（详情请见注释），并输出最后证明的结果。

总结

通过一个“看似没有用的算法”，得到一个“看似没有用，但是又很麻烦的数”，因为这个计算的过程非常耗费时间（其实费电），所以这个工作量就有了价值。
首先得到这个结果的人把答案发布到网上，其他人都可以去证明（校验算法），都承认这个结果正确之后，那个首先拿到答案的人就有了比特币。
随着时间的推移，比特币全网算力不断增加,算法运行需要消耗的CPU越来越多,导致设备所需算力提高,比特币挖矿变得越发困难，所以比特币越来越难拿到，但是它本身数量有限，所以比特币越来越值钱。

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区块链技术——工作量证明

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需要注意的是“ { ”不能单独放在一行，但是为了清晰，下面的代码都手动做了处理！

需要注意的是“ { ”不能单独放在一行，但是为了清晰，下面的代码都手动做了处理！

②main.go文件

③block.go文件

④proofofwork.go文件

⑤blockchain.go文件

⑥util.go文件

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