区块链POW证明代码实现demo

这里强调一下区块链的协议分层

应用层
合约层
激励机制
共识层
网络层
数据层

上一篇主要实现了区块链的数据层，数据层主要使用的技术就是对数据的校验，求hash。
这里介绍工作量证明POW， POW是属于共识机制的内容。
PoW机制中根据矿工的工作量来执行货币的分配和记账权的确定。算力竞争的胜者将获得相应区块记账权和比特币奖励。因此,矿机芯片的算力越高,挖矿的时间更长,就可以获得更多的数字货币。
优点：

算法简单，容易实现；节点间无需交换额外的信息即可达成共识；破坏系统需要投入极大的成本。

缺点：

浪费能源；区块的确认时间难以缩短；新的区块链必须找到一种不同的散列算法，否则就会面临比特币的算力攻击；容易产生分叉，需要等待多个确认；永远没有最终性，需要检查点机制来弥补最终性。

目前基于PoW共识机制的数字货币有很多，比特币、莱特币、狗狗币、达士币、门罗币等初期的数字货币大多都是PoW共识机制。
其他的共识机制还有

PoS（Proof of Stake）
DPOS（Delegated Proof-of-Stake）
DAG(Directed acyclic graph)
PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）
Pool验证池
dBFT（delegated BFT）
PoA（Proof-of-Authority）
RPCA（Ripple Protocol consensus algorithm）
Hcash——PoW+PoS共识机制

这些共识机制，后面有时间会补充上的，今天主要介绍POW
pow很简单，原理就是利用计算力，在选择一个nonce的值结合区块的数据算出hash，使得hash的前面多少位都是0.

nonce

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是一个用来找到满足条件的

hash

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值的数字，

nonce

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值一直迭代，直到

hash

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值有效为止。在我们案例中一个有效的hash值是最少有

4

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个前导

0

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。找到

nonce

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值以满足合适条件的

hash

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值的过程就叫做挖矿。
下面给出代码：
golang版

package mainimport ( "bytes" "crypto/sha256" "fmt" "math" "math/big")// 前导0，难度const targetBits = 8type ProofOfWork struct { block *Block targetBit *big.Int}func NewProofOfWork(block *Block) *ProofOfWork { // 设置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) // 这里用于判断算出的hash值（int）只要比最大的IntTarget小就是正确的。 if HashInt.Cmp(pow.targetBit) == -1 { fmt.Printf("Found Hash: %x\n", hash) break } else { nonce++ } } return nonce, hash[:]}// 对block的数据校验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}

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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"""工作量证明"""class ProofofWork(): """ pow """ def __init__(self, block): self.block = block def mine(self): """ 挖矿函数 :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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