工作量证明

✍ dations ◷ 2025-12-01 06:26:02 #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

  • 海绵多孔动物门(学名:Porifera)为原始的多细胞生物,也称海绵动物门(Spongiatia或Spongia),一般称为海绵。海绵没有神经元/神经系统、消化和循环系统,相反,它们大多依靠海水流过自己的身体
  • 客拼客家语拼音方案,原名台湾客家语拼音方案(客语白话字:Thòi-vàn Hak-kâ-ngî Phîn(Piâng)-yîm Fông-on)为目前中华民国教育部所公告的台湾客家语罗马字拼音方案。2008年之
  • 太监太监是中国古代官名,文言文书写时亦可写作大监。最早出现于北魏,为女官称号。唐代时为外朝官职大监的别称。宋代为高级女官职称,辽代是政府高级职位的名称。至明朝时,由于太监职
  • 调孔亚纲调孔亚纲(Euryapsida)又称阔孔亚纲、上孔亚纲,是群中生代的海生爬行动物,特征是头骨有大的上颞孔,而缺少下颞孔。它们与单孔亚纲的差别在于,单孔亚纲的颞颥孔在下方。调孔亚纲是个
  • 极地雪藻极地雪藻(学名:)为衣藻属下的一个单细胞红色绿藻门物种,具光合作用 能力,常见于世界各地如极地或高山山脉的雪原(英语:snowfield)。这些绿藻是西瓜雪形成的其中一个原因,令雪原上呈现
  • 木星的卫星木星拥有79颗已确认的天然卫星,是太阳系内拥有最大卫星系统的行星。当中最大的4颗,统称伽利略卫星,由伽利略于1610年发现,这是首次(除了月球)发现不是围绕太阳的天体。19世纪末起,
  • 肖松尼语肖松尼语属北美洲的肖松尼人的语言,本意为“我们的语言”(或译梭梭尼语、肖肖尼语、肖松尼语或休休尼语)。此语使用者分布于美国爱达荷州、内华达、犹他、怀俄明等州方言连续体
  • 泽兰语泽兰语(泽兰语:Zeêuws;荷兰语:Zeeuws)又称西兰语,是荷兰语的方言之一,使用者主要居住在泽兰省和南荷兰省的部分地区。泽兰语虽然被视为荷兰语的方言,但除了发音之外,在文法和词汇上
  • 佩德拉布兰卡 (阿马帕州)坐标:00°46′46″N 51°56′56″W / 0.77944°N 51.94889°W / 0.77944; -51.94889佩德拉布兰卡(葡萄牙语:Pedra Branca do Amapari)是巴西的城镇,位于该国北部,由阿马帕州负责管
  • 河锅晓斋河锅晓斋(日语:河鍋 暁斎/かわなべ きょうさい ,1831年5月18日-1889年4月26日)是日本幕末至明治时期的浮世絵师。评论家认为他是“一个独立的带有个人主义的,可能是传统日本画的最