【学习笔记】工作量证明Proof Of Work

1. 定义及概念——比特币系统中，矿工收到交易信息，并打包为区块并盖上hash，那么如何实现该区块的有效性，来让全网达到共识呢？系统引入了POW机制，用付出”CPU算力“的途径，以概率性的方法去抢夺记录区块的权利(也就是俗称的”记账权“）。

这里的概率性是指，对于哈希SHA-256来说，要达到某个符合的条件，需进行暴力枚举法，实质是一个概率性的事件，那么经过相当多次枚举，平均下来，最后这个概率的期望值也是可衡量的。

其中，这个枚举过程的快慢是由CPU的计算能力决定的，另一方面，这个POW机制会有一个“难度”限制。

2. 关于难度——“为了补偿不断增长的硬件速度和随着时间推移不断变化的运行节点(vrayinginterest)，工作量的困难度是由一个移动的平均目标决定，就是每一个小时的平均区块(就是这个平均目标)。如果这些计算力增长的太快，这个困难度就会增加。”PoW的难度是随整个系统的难度而一起提升的，由于计算机计算的硬件能力是不断提升的，想想挖矿的发展——CPU挖矿->显卡挖矿->矿机挖矿，这就是PoW的精妙之处

3. 实现方法——在区块中增加一个nonce，只要nonce改变，区块的hash就会变化。获得满足要求值的方式就是不断变换nonce，以调整使得整个区块的hash去满足难度要求，这个nonce就代表了当前矿工为夺取到这一轮区块的”记账权“，所付出的劳动(CPU算力，电费)证明。所以可以直接把nonce看作是工作量（劳动）的证明

4. POW机制的实质——POW实际上就是共同决策选择代表的问题，等价于抢夺记账权问题，因为抢到了记账权，就是选出了代表，工作量证明本质上是一CPU一票(one-CPU-one-vote)，主要(大多数)的决定是由最长的链所代表，最长链拥有最大的工作量花费。如果一个大多数CPU算力都被诚实节点所控制，那么最诚实的链就会增长的最快且超过其他任何计算链。此外，中本聪没有考虑使用IP作为决策的原因，是因为他认为IP作为投票权比CPU作为投票权容易的多

总结：

1）这里就是说比特币系统的信任是建立在计算的基础上，不止被包在区块中的交易需要计算来证明，而且该区块hash也需要通过不断改变区块内的nonce，以使得结果满足难度的要求。2）如果要更改区块，那么攻击者要付出极大的代价，要把要改的区块一直到目前这轮所需要的区块全部都计算过来(付出需要的全部劳动)才可做到