兄弟連區塊鏈入門教程分享區塊鏈POW證明代碼實現demo

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這裡強調一下區塊鏈的協議分層
?應用程式層
?合約層
?激勵機制
?共識層
?網路層
?資料層
上 一篇主要實現了區塊鏈的 資料層，資料層主要使用的技術就是對資料的校正，求hash。
這裡介紹工作量證明POW， POW是屬於共識機制的內容。
PoW機制中根據礦工的工作量來執行貨幣的分配和記賬權的確定。算力競爭的勝者將獲得相應區塊記賬權和比特幣獎勵。因此,礦機晶片的算力越高,挖礦的時間更長,就可以獲得更多的數字貨幣。
優點：
演算法簡單，容易實現；節點間無需交換額外的資訊即可達成共識；破壞系統需要投入極大的成本。
缺點：
浪費能源；區塊的確認時間難以縮短；新的區塊鏈必須找到一種不同的散列演算法，否則就會面臨比特幣的算力***；容易產生分叉，需要等待多個確認；永遠沒有最終性，需要檢查點機制來彌補最終性。
目前基於PoW共識機制的數字貨幣有很多，比特幣、萊特幣、狗狗幣、達士幣、門羅幣等初期的數字貨幣大多都是PoW共識機制。
其他的共識機制還有
PoS（Proof of Stake）
DPOS（Delegated Proof-of-Stake）
DAG(Directed acyclic graph)
PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）
Pool驗證池
dBFT（delegated BFT）
PoA（Proof-of-Authority）
RPCA（Ripple Protocol consensus algorithm）
Hcash——PoW+PoS共識機制
這些共識機制，後面有時間會補充上的，今天主要介紹POW
pow很簡單，原理就是 利用計算力，在選擇一個nonce的值結合區塊的資料算出hash，使得hash的前面多少位都是0.
nonce是一個用來找到滿足條件的hash值的數字，nonce值一直迭代，直到hash值有效為止。在我們案例中一個有效hash值是最少有4個前置0。找到nonce值以滿足合適條件的hash值的過程就叫做挖礦。
下面給出代碼：
golang版

package mainimport (    "bytes"    "crypto/sha256"    "fmt"    "math"    "math/big")// 前置0，難度const targetBits  = 8type ProofOfWork struct {    block *Block    targetBit *big.Int}func NewProofOfWork(block *Block) *ProofOfWork  {    // 設定64位全1    var IntTarget = big.NewInt(1)    //00000000000000000000000000001    //10000000000000000000000000000    //00000000000100000000000000000    //0000001    // 右移 targetBits位    IntTarget.Lsh(IntTarget, uint(256 - targetBits))    return &ProofOfWork{block:block, targetBit:IntTarget}}func (pow *ProofOfWork)PrepareRawData(nonce int64)[]byte  {    block := pow.block    tmp := [][]byte{        Int2Byte(block.Version),        block.PrevBlockHash,        Int2Byte(block.TimeStamp),        block.MerkeRoot,        Int2Byte(nonce),        Int2Byte(targetBits),        block.Data}    data := bytes.Join(tmp, []byte{})    return data}func (pow *ProofOfWork)Run() (int64, []byte) {    var nonce int64    var hash [32]byte    var HashInt big.Int    fmt.Printf("target hash:", pow.targetBit.Bytes())    for nonce < math.MaxInt64 {        data := pow.PrepareRawData(nonce)        hash = sha256.Sum256(data)        HashInt.SetBytes(hash[:])        //fmt.Println(nonce)        // 這裡用於 判斷算出的hash值（int）只要比最大的IntTarget小就是正確的。        if HashInt.Cmp(pow.targetBit) == -1 {            fmt.Printf("Found Hash: %x\n", hash)            break        } else {            nonce++        }    }    return nonce, hash[:]}// 對block的資料校正func (pow *ProofOfWork)IsVaild() bool {    data := pow.PrepareRawData(pow.block.Nonce)    hash := sha256.Sum256(data)    var IntHash big.Int    IntHash.SetBytes(hash[:])    return IntHash.Cmp(pow.targetBit) == -1}

python版

function isValidHashDifficulty(hash, difficulty) {  for (var i = 0, b = hash.length; i < b; i ++) {      if (hash[i] !== ‘0‘) {          break;      }  }  return i >= difficulty;}import hashlib"""工作量證明"""class ProofofWork():    """    pow    """    def __init__(self, block):        self.block = block    def mine(self):        """        挖礦函數        :return:        """        i = 0        prefix = ‘0000‘        while True:            nonce = str(i)            message = hashlib.sha256()            message.update(str(self.block.data).encode(‘utf-8‘))            message.update(nonce.encode("utf-8"))            digest = message.hexdigest()            if digest.startswith(prefix):                return nonce, digest            i += 1

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