共识算法POW原理及实现共识算法POW原理及实现

POW简介 Proof of Work，工作证明。
POW共识算法主要是通过计算难度值来决定谁来出块。POW的工作量是指方程式求解，谁先解出来，谁就有权利出块。方程式是通过前一个区块的哈希值和随机值nonce来计算下一个区块的哈希值，谁先找到nonce，谁就能最先计算出下一个区块的哈希值，这种方式之所以被称为计算难度值是因为方程式没有固定解法，只能不断的尝试，这种解方程式的方式称为哈希碰撞，是概率事件，碰撞的次数越多，方程式求解的难度就会越大。比特币就是采用POW共识算法
算法具体实现原理这里涉及到两个重要的概念，一个是难度系数，一个是nonce，nonce可以理解为一个随机数，就是挖矿中要找到一个符合条件的nonce值。
这里假设难度系数是4(比特币初始难度系数就是4)，将一个区块中的数据加上nonce值打包，nonce值从0开始一直递增，将这打包的数据计算hash值，hash满足最前面有4个0，就是挖矿成功。难度系数为多少，hash最前面就需要满足多少个0。
代码简单实现其原理

package mainimport ( "strconv" "time" "crypto/sha256" "strings" "encoding/hex" "fmt" )//pow 挖矿算法//定义难度系数 const difiiculty = 4type Block struct { Indexint // 区块高度 TimeStampint64 Datastring //交易记录 Hashstring Prehashstring Nonceint Difficulty int //难度系数 }//创建区块链 var BlockChain []Block//创世区块 func GenesisBlock() *Block {var geneBlock = Block{0, time.Now().Unix(), "", "", "", 0, difiiculty} geneBlock.Hash = hex.EncodeToString(BlockHash(geneBlock))return &geneBlock}func BlockHash(block Block) []byte { re := strconv.Itoa(block.Index) + strconv.Itoa(int(block.TimeStamp)) + block.Data + block.Prehash + strconv.Itoa(block.Nonce) + strconv.Itoa(block.Difficulty)h := sha256.New() h.Write([]byte(re)) hashed := h.Sum(nil)return hashed}func isBlockValid(block Block) bool{ prefix := strings.Repeat("0", block.Difficulty) return strings.HasPrefix(block.Hash, prefix) }//创建新区块 pow挖矿 func CreateNewBlock(lastBlock *Block, data string) *Block { var newBlock Block newBlock.Index = lastBlock.Index + 1 newBlock.TimeStamp = time.Now().Unix() newBlock.Data = https://www.it610.com/article/data newBlock.Prehash = lastBlock.Hash newBlock.Difficulty = difiiculty newBlock.Nonce = 0 //开挖-当前区块的hash值的前面的0的个数与难度系数值相同 for { //计算hash cuhash := hex.EncodeToString(BlockHash(newBlock)) fmt.Println("挖矿中",cuhash) newBlock.Hash = cuhash if isBlockValid(newBlock) {//校验区块 if VerflyBlock(newBlock, *lastBlock) { fmt.Println("挖矿成功") return&newBlock } }newBlock.Nonce ++} }//校验新的区块是否合法 func VerflyBlock(newblock Block, lastBlock Block) bool{ if lastBlock.Index +1 !=newblock.Index { return false } if newblock.Prehash !=lastBlock.Hash { return false } return true}func main(){var genBlock = GenesisBlock()newBlock := CreateNewBlock(genBlock,"新区块") fmt.Println(newBlock)}

【共识算法POW原理及实现】输出

挖矿中 ac6665903c0cd2f000e17483fbcf6e3e8fa365de2b55663e7c94167f816d1489 挖矿中 a46e18c7938ccb2d0554232f94c6e8db933fae509adafd4091f5f0b51951e6ae 挖矿中 3738b5eb5f8f956974fc767058a6d7c94da0fc406e86df2d508b9b87fc109171 挖矿中 0000694b1acaec754175f0a49a1aa190e122b58e9f58125bd18ceec898f8d811 挖矿成功 &{1 1530267247 新区块 0000694b1acaec754175f0a49a1aa190e122b58e9f58125bd18ceec898f8d811 a8df431924b17633bdf0303763661aa7a41c2608cd99f6527542e1326c718152 12167 4}