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区块链入门教程分享区块链POW证明代码实现demo

兄弟连区块链入门教程分享区块链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是一个用来找到满足条件的hash值的数字,nonce值一直迭代,直到hash值有效为止。在我们案例中一个有效的hash值是最少有4个前导0。找到nonce值以满足合适条件的hash值的过程就叫做挖矿。
下面给出代码:
golang版
package main

import (
\”bytes\”
\”crypto/sha256\”
\”fmt\”
\”math\”
\”math/big\”
)

// 前导0,难度
const targetBits = 8

type 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

}
python版
function isValidHashDifficulty(hash, difficulty) {
for (var i = 0, b = hash.length; 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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