前言
上一期我们讨论了哈希函数的特性，本期我们来谈一谈哈希的应用，工作量证明是哈希的典型应用，现在我们开始深度刨析POW的运行机制。哈希函数有这么多特点和优点，它的应用场景有很多。比如，比特币中挖矿要求的工作量证明。梅克尔树在比特币中如何实现区块的防篡改。还有文件下载后如何判断完整性，网站中的密码如何保存到数据库，都可以应用哈希的特性来实现。这次我们把工作量证明从技术角度讲清楚，讲透彻。
请大家关注gitcoins抖音频道。我们将会分享有趣的、高质量的、加密货币相关的视频。
什么是POW
对于人来说，工作量证明就是指，你使了多少劲、努了多少力、工作干了多少、思考有多深。
一句话就是，你怎么向老板证明你很卖力，你的工作量很大。
对于计算机来说，工作量就是CPU消耗多少，内存或硬盘利用了多少，图形显卡GPU使用多少。
那怎么证明电脑干了很多活
计算机是如何实现POW
那计算机怎么证明它完成了大量工作，它耗了很多CPU、内存和硬盘等的资源呢？
之前的视频里说过，
如果你输入是一窜二进制数，你得到的值是这样的。如果我们只翻转其中一位，得到的哈希值截然不同，与第一个值相比几乎没有相似之处。
也就是说哈希值的就像骰子一样随机性很大、很难猜测。中本聪提出了一个有效办法，来证明电脑工作过。既然哈希值这么随机，这么难推测，那就要求大家一起找后4位是零的哈希值，谁先找到就奖赏谁。nonce好比菜里的调料，稍微有变化，你拉的大便就不一样。不断寻找4个0的过程，是一个不断计算的过程，也是不断寻找NONCE的过程，NONCE是能体现出真正的工作量。
- 之前我们计算哈希值是这样的
- 很难保证一次得到想要的4个00
- 那如何找到想要的4个0？这不是一个简单工作，很有难度和工作量。
中本聪又想到了一个办法，计算前输入中添加一个数，看输出结果末尾是不是4个0。如果不是，再修改一下这个数，然后看输出结果末尾是不是4个0。通过不断地修改这个数，最终找到4个0.
这个不断修改数叫做nonce。
加点不一样的佐料
类比，不一样的佐料会对大便有影响
1
2
。。
10234
终于找到4个0
POW与挖矿的关系
在加密数字货币中，不断寻找NONCE的过程，就是我们通常所说的挖矿，这个挖矿过程是由挖矿机完成的。
整个挖矿过程分为5步
第一 用户产生的交易数据，都被传送到了交易池或叫内存池的地方。
第二 挖矿机从交易池中取出交易，进行挖矿哈希计算，大约三到五分钟后能找到NONCE。
第三 挖矿机将交易数据组织成区块，请注意这里有一个不一样的交易，叫做coinbase交易，这里面记录的是给挖矿机给自己的奖金，包括赏金和交易费用。赏金是挖矿成功后由加密数字货币协议奖励的，是工作量证明后的奖励。交易费是每笔交易给挖矿机的小费，激励挖矿机优先将小费高的交易组织成块。
第四此时，新的区块还在挖矿机里，挖矿机将这个区块和NONCE发送到加密数字货币网络的其他节点。
第五 其他节点对区块以及NONCE进行验证，验证通过后，说明这个挖矿机是进行过有效工作的，就把这个区块加到这个节点的区块链上。
所以，这个挖矿机的奖金就被节点认可，同样的方式所有节点都认可挖矿机的奖金了。
笔记本VS挖矿机
那为什么早期用笔记本就可以挖矿，现在必须用大功率的、专业的、计算能力强的机器来挖矿呢？随着时间的推移，摩尔定律使单位计算量的性价比上升，还有量子计算的出现，全网整体水平计算能力提高了，这样计算能力较低的笔记本很难与专业挖矿机竞争。假设挖矿机需要5分钟时间，笔记本可能需要10分钟时间，挖矿机是笔记本电脑计算能力的两倍。也就是说，笔记本平均完成一个的同时，挖矿机就能完成两个区块的计算。这些区块发送到加密数字货币网络中的其他节点后，形成的区块链是这样的，上方链条为挖矿机提供的长度为4，下方链条为笔记本提供的长度为2。由于加密数字货币采用最长有效法则，上方为有效的区块链，下方为无效区块链，也就是下方区块中的奖赏是不被认可的。因此笔记本挖矿是没有意义的。
diffculty
另外，整个比特网络采用diffculty来控制全网挖矿速度，好比水龙头能调节水流量的大小。diffculty其实就是老板提升工作难度的手段，如果要求大家一起找后4位是零的哈希值，变为6位是0，或8位是零，这大大提升了挖矿的难度。我们可以看到，从14年开始，全网挖矿难度越来越大。
本次我们核心目标是加密加密数字货币的工作量证明，对工作量证明的背景、目的、意义、没有开展深度讨论，这些内容 Gitcoin抖音频道将在后期区块链内核中分解。