27、防止数字货币矿工对矿池发动攻击

防止数字货币矿工对矿池发动攻击

1. 数字货币挖矿基础

随着硬件系统的发展，节点在矿池管理者的监督下形成矿池来完成挖矿任务。比特币（甚至其他数字货币）的挖矿过程在一些技术文章中被比作矿工的数学谜题。

首个完成工作量证明的矿池会获得一定数量新挖出的比特币，以此激励矿工工作，这也是该过程被称为“挖矿”的原因。一旦一个区块被验证，它就会被添加到已验证区块列表（即区块链）中。之后，所有矿工停止对已验证区块的挖矿，开始处理下一个区块。

每个区块包含区块编号、随机数（nonce）值、交易列表、前一个区块的哈希值（前一个区块的地址）以及下一个区块的哈希值（下一个区块的地址）。在挖矿过程中，矿工试图生成一个小于某个阈值的有效哈希值，即哈希值以一定数量的零开头。他们通过尝试不同的随机数值来完成这一过程。显然，生成以五个零开头的哈希值比以四个零开头的更难，这就是所谓的挖矿难度系数。

哈希率（hr），也称为挖矿能力，是矿工在特定时间间隔内能够计算的哈希总数。因此，找到有效哈希值（即完整工作量证明）的平均时间与矿工的哈希率相关。实际上，矿池管理者会向矿工发送当前区块的不同模板，让他们通过更改随机数值来找到有效哈希值。如果矿工完成了完整的工作量证明，就会将其发送给矿池管理者。然后，矿池管理者代表整个矿池发布合法区块，并根据矿工的挖矿能力分配收益。需要注意的是，创建区块的矿工将新币明确放入该区块。

为了估算每个矿工的能力，矿池管理者为每个矿工设定一个部分目标，这个目标比系统的实际目标容易得多。例如，计算以一个零开头的哈希值就足够了，而不是以五个零开头。每个矿工被要求根据部分目标发送有效哈希值。这样定义部分目标是为了能够频繁计算出部分解决方案，以便管理者能够公平地估算矿