工作量证明

✍ dations ◷ 2025-12-05 04:15:11 #密码学,理论计算机科学,密码货币,电脑安全

工作量证明(Proof-of-Work,PoW)是一种对应服务与资源滥用、或是拒绝服务攻击的经济对策。一般是要求用户进行一些耗时适当的复杂运算,并且答案能被服务方快速验算,以此耗用的时间、设备与能源做为担保成本,以确保服务与资源是被真正的需求所使用。此一概念最早由Cynthia Dwork(英语:Cynthia Dwork)和Moni Naor(英语:Moni Naor)于1993年的学术论文提出,而工作量证明一词则是在1999年由Markus Jakobsson(英语:Markus Jakobsson)与Ari Juels.所发表。现时此一技术成为了加密货币的主流共识机制之一,如比特币所采用的技术。

工作量证明最常用的技术原理是散列函数。由于输入散列函数h()的任意值n,会对应到一个h(n)结果,而n只要变动一个比特,就会引起雪崩效应,所以几乎无法从h(n)反推回n,因此借由指定查找h(n)的特征,让用户进行大量的穷举运算,就可以达成工作量证明。

我们若指定h(n)的16进制值的前四值,求n,这样统计上平均约要运行216次h(n)散列运算,才会得到答案,但验算只要进行一次就可以了。如果想要增加难度,那就增加指定的位数即可。以SHA256函数举例,假设我们要处理数据Hello World,并找出h(n)前四值为0000的n,如果从Hello World0开始加上一个十进制数ASCII进行穷举猜测,到Hello World107105时才会得到符合条件的h(n):

0000BFE6AF4232F78B0C8EBA37A6BA6C17B9B8671473B0B82305880BE077EDD9

验算时只要将Hello World107105代入SHA256函数一次即可。

由于加密货币多由区块链所建构,而区块链本来就要依赖散列函数来做为数据正确无误的担保,所以在加密货币上使用工作量证明,是非常简明的设计。由分散在各处的计算机,竞赛谁能最早找出,搭配原本要打包的数据的穷举猜测值(nonce),谁就等同获得该区块的打包权(记账权)。此猜测值被找出后,与数据、散列值一起打包成块后广播,经多数节点确认与承认,打包者就能获得打包该区块所提供的奖励。一般采用工作量证明的加密货币,好比比特币,会设置成随着参与竞赛的算力增减,而调整找寻猜测值的难度,以维持合理的运作速度。

相关

  • 霾(英语:haze,又称雾霾、烟霾、烟霞等)是一种由固体颗粒形成的空气污染,其核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒,气象学上称为气溶胶颗粒。霾中含有数百种大气化学颗粒物质,它们在人们毫
  • 魁北克人党魁北克人党(法语:Parti Québécois),简称魁人党,是加拿大魁北克省的一个左翼省级政党。该党以魁北克独立为宗旨,并支持劳工运动。1968年由瑞内·勒维克创建,2007年起宝琳·马华担
  • 第四纪冰期第四纪冰河时期,也称作“第四纪冰期”、“第四纪大冰期”、“第四纪冰河期”、“第四纪冰川期”、“更新世冰川期”、“当前冰河时期”、“末次冰河时期”,是指从258万年前到
  • 茱蒂·戴维斯茱蒂·戴维斯(英语:Judy Davis,1955年4月25日-),澳洲女演员,曾凭《印度之行》和《贤伉俪》分别提名奥斯卡最佳女主角奖和奥斯卡最佳女配角奖。
  • 苏铁类苏铁目(学名:Cycadales)统称苏铁,是苏铁纲(Cycadopsida)中一个唯一目,也是苏铁门植物唯一现存的群类,共有3科,10至12属约305种,分布在全球的热带和亚热带地区。本科植物为常绿乔木或灌
  • 保罗·莱恩保罗·戴维斯·莱恩(英语:Paul Davis Ryan Jr.,1970年1月29日-)又译保罗·瑞安,曾任美国众议院议长、联邦众议员,天主教徒,来自威斯康星州。曾于2012年总统大选提名为共和党副总统候
  • 卡尔·亚尔马·布兰廷卡尔·亚尔马·布兰廷(Karl Hjalmar Branting,1860年11月23日-1925年2月24日),瑞典政治家和社会民主运动先驱,1921年获诺贝尔和平奖。他曾在斯德哥尔摩和乌普萨拉学习,1882年毕业于
  • 蒙古奶食品蒙古奶食品,蒙古语称查干伊德,汉语的意思就是“白色的食品”。是用马、牛、羊和骆驼的天然纯奶制成的,品种繁多,味道鲜美,营养丰富。是蒙古族食品中的上品,曾被称为“百食之长”,无
  • 芒谷阿园站芒谷阿园站(英语:Mangonia Park Station)是三铁路在芒谷阿园的一座通勤铁路站,这是三铁路最北面的车站。此车站位于第45街(CR 702(英语:County Road 702 (Palm Beach County, Flor
  • 圣诞忆旧集《圣诞忆旧集》(英语:A Christmas Memory),出版于1966年,是美国作家杜鲁门·卡波蒂所写的一部以20世纪30年代的阿拉巴马乡村为背景的短篇小说。《圣诞忆旧集》的故事关于一个小男