区块链的工作量证明机制（proofoFWork）

一、概念

Proof Of Work，顾名思义，直译过来就是工作的证明，也就是证明你，某人做了一定量工作。这就是这种机制的命名来源。如果希望证明某人做了什么工作的话，那显然，最有力的就是目睹，观测他整个工作的过程，然而，这种方式显然是极为不便的而不可取的。所以，我们只需要这个人提供给我们工作的结果即可，也就是我们关注的对象是结果，而不是过程，从计算机的角度来讲，那就是——我们提供给你输入，你只需要给我们一个输出。例如，我们想知道你能够开车，那我们并不需要大费周章找一辆车让你现场开给我们看，而只需要你出示你的驾照即可。工作量证明系统就是，让发起者进行一定量的运算之后，向接受方出示正确的运算结果作为运算工作，也就是消耗了一定的计算资源的证明。

白皮书里工作量证明其实讲了以下3点:

1.工作量证明的过程就是要解一道数学难题，这道数学难题就是要解一个用SHA256算法运算过的前面带1个或N个0的哈希值。如果矿工能算出这个未被SHA256算法运算过的随机散列值，并向全网广播，就拥有区块的记帐权，从而能获得比特币奖励。其它节点如何知道该矿工找到了这个随机散列值呢？当然是将矿工广播的随机散列值用SHA256算法计算，算出的结果与先前公布的哈希值进行比对，如果与先前哈希值一样，开头也有那么多个0，则验证该矿工计算正确。其它节点于是一致承认该矿工拥记帐权，于是跟随该矿工一起记帐。这里面矿工广播的随机散列值就是矿工向全网提供的工作量证明。而其它节点用SHA256算法计算出结果并比对的过程就是检验矿工是做了一定的工作量。奖励不是白给的，要付出大量劳动的。举个例子:A要向B发一封邮件，但要防止被B误认为是垃圾邮件。系统会根据发件人的发件时间和第几次发邮件出一道难题。这道难题初始信息包括:版本号(可以说是发第几次邮件)+发件日期时间+发件人邮件地址+一串随机散列数值，再将以上信息打包用SHA256算法计算出开头带数个0的hash值。并将这个哈希值公布，从而A和B都知道这个哈希值。那么A现在就要计算这个hash值hash前初始信息中包含有的随机散列值。A如果找到该散列值，就能将散列值与邮件一同发送给B，B只需用SHA256算法将该散列值再HASH计算一遍，得出同样带数个0的哈希值，然后就承认并接收A发的邮件不是垃圾邮件。因为A费了九牛二虎之力计算该难题的目的不仅仅是为了发垃圾邮件。这就是反垃圾邮件算法的形象过程。

2.以上前面数个0的个数可以根据全网挖矿算力灵活进行调整，算力高的时候，减少0的个数，算力低的时侯，增加0的个数，以保证出块数为每10分钟一个，每增加一个0，计算难度将呈指数级增长。

3.解决了一个集体节点中，哪些算是大多数的问题。因为在表决时要少数服从多数嘛！比特币釆用的是一CPU一票，而不是一IP地址一票。IP地址数量容易被操纵，而CPU分布在每个人的电脑里面，所以更加分散，不容易造成中心化，但现在出现了由专业化矿机组成的大型矿池，造成算力越来越中心化，这是中本葱始料未及的。由诚实节点组成的大多数被表现为最长的链。

攻击者想要攻击篡改一个数据除了要与时间戳一致，并完成该区块的工作量证明外，还要完成该区块之后所有区块的工作量证明，这工作量大得惊人，除非攻击者能控制全网51％的算力，否则只能是做梦而矣。

二、proofOfWork Demo

地址 github

const sha256 = require("crypto-js/sha256");

// 对于不同的输入，哪怕只是一个很微小的改动，输出的结果都是很不一样的。
// 对于同一个输入，输出结果是一样的。

// 我现在需要得到 一个 开头值为0的哈希值。请告诉我X是多少
// 我现在需要得到 一个 开头值前4位全为0的哈希值。请告诉我X是多少

function proofOfWork() {
  let data = "luotuo";
  let x = 1;
  while (true) {
    if (
      sha256(data + x)
        .toString()
        // 可以通过调整字符串长度来控制难度，自己可以试一下。
        // 也可以用自己喜欢的语言，来实现这个函数。
        // 这个函数真的不复杂。
        .substring(0, 1) !== "0"
    ) {
      x = x + 1;
    } else {
      console.log(sha256(data + x).toString());
      console.log(x);
      break;
    }
  }
}
proofOfWork();