Pow挖矿流程

Pow挖矿流程

POW即工作量的证明，主要特征是客户端需要做一定难度的工作得出一个结果，验证方却很容易通过结果来检查出客户端是不是做了相应的工作。

Pow挖矿即不断接入新的Block延续Block Chain的过程。

• 当某个节点提供出一个合理的Block Hash值，验证方能简单证明该节点确实经过了大量的尝试计算。一个符合要求的Block Hash由N个前导零构成,零的个数取决于网络的难度值。Block Hash值的计算是使用“blockchain”，在字符串后面加上nonce的整数值串。nonce是随机数，不停地更换尝试，才能计算得到N个0开头的hash值。在“blockchain”+nonce进行SHA256哈希运算，如果得到哈希结果（以十六进制表示）是以若干个0开头，则验证通过。0 的个数越多，计算难度越大，比如要寻找4个前导0的哈希值，预期就要大概进行2^16尝试。

• 任何一个节点的POW 证明通过，生成一个新的区块并写入区块链，都必须解出比特币网络的PoW的题目。解出比特比网络PoW题目关键3个要素是：工作证明函数、区块和难度值。工作证明函数、区块和难度值。
  • 工作量证明函数是计算方法。在比特币系统使用SHA256作为工作量证明函数。
  • 难度值决定大约需要经过多少次哈希运算产生一个合法区块。在全网算力不断变化，需要维持平均10分钟出一个区块，难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整是每个完整节点中独立自动发生。每2016个区块，所有节点都会按统一公式自动调整难度，调整公式：新难度值=旧难度值*（过去2016个区块花费时长/20160分钟）
• POW 证明通过产生Block Chain首先将数个字段包含nonce随机数和时间戳每秒变化一次合并成一块数据，然后对这块数据进行双SHA256运算。

• Block Chain是节点计算符合要求的前N个零的hash结果，Block的Nonce 是不停是尝试计算，找到合理的hash，才能打包Block，装入block meta信息，然后产生交易数据，对外广播新的block，其他节点验证通过，链接至Block Chain，主链高度加一，然后切换至新block后面挖矿。由于hashPrevBlock字段的存在，使得大家总是在最新的block后面开挖，

• 从block hash算法推断合理的block并不是唯一的，同一高度存在多个block的可能性。那么，当同一个高度出现多个时，主链即出现分叉(Fork)。遇到分叉时，网络会根据下列原则选举出Best Chain：
  • 不同高度的分支，总是接受最高（即最长）的那条分支
  • 相同高度的，接受难度最大的
  • 高度相同且难度一致的，接受时间最早的
  • 若所有均相同，则按照从网络接受的顺序
  • 等待Block Chain高度增一，则重新选择Best Chain
• 分支博弈
  • 挖矿也会为了不惜任何手段获取利益
  • 如果所有节点均独自挖矿不理会其他节点，并将所得收益放入自己口袋，就会出现一个节点挖一个分支的结果。由于机器的配置总是有差别的，那么算力最强的节点挖得的分支必然是最长的，如果一个节点的分支不是最长的，意味其收益存在不被认可的风险（即零收益）。为了降低、逃避此风险，一些节点肯定会联合起来一起挖某个分支，试图成为最长的分支或保持最长分支优势。
  • 一旦出现有少量的节点联合，那么其他节点必然会效仿，否则他们收益为零的风险会更大。于是，分支迅速合并汇集，所有节点都会选择算力更强的分支，只有这样才能保持收益风险最小。最终，只会存在一个这样的分支，就是主干分支(Best/Main Chain)。
  • 对于不诚实节点来说，结局是无奈的：能且只能加入主干挖矿。不加入即意味被抛弃，零收益；加入就是老实干活，按占比分成。