PoW共识机制的理解

PoW工作量证明（Proof of Work），其概念在比特币出现之前已经有了，比特币的设计区块链的共识机制就参考了POW工作量证明。在比特币中，HASH运算的复杂度进行CPU运算实现工作量确定。

那区块链的PoW共识机制是怎么工作的呢？

我在网上看到了一个很有趣的例子，使用类比的手法来描述区块链PoW共识机制的工作方法。
工作量证明，目的就是要证明工作者确实有花时间完成工作，所以需要验证工作时间。而如果采用单独计时的话，将时间数据与工作成果发给验方，验收方是无法确定时间数据是真是假的。一个好的方法是验收方给工作方发一个难题，工作方要解开此题需要结合自己当前的工作状况(时间等)，并且需要一定的时间。这样子验收方在验收的时候，只要确认工作方解开了此题，就说明工作状况没问题，花的时间也足够长。

网上的例子使用了垃圾邮件处理的例子，识别垃圾邮件（发送者用机器多次并自动转发），通过识别其信息编辑的时间来识别，时间太短（工作量不够），说明是机器自动发的垃圾邮件。

因此，验收发需要发送方在发送的邮件里包含一个签名，包括发送时的时间戳，发送地址，字数等（当前的工作状况）， 还有一个数字counter，验收方将签名里的数据进行SHA-1散列，得到的160bit数如果前20位是0，则通过，否则不通过。

这就要求邮件发送者在发送之前需要不断的生成counter，使得SHA-1散列散列出来的数字前20位为0，而这个穷举是需要时间的，因而可以证明发送着确实是花费了一定的时间写邮件，不是机器自动发送。

挖矿过程的PoW与之类似，在挖矿过程中把所有交易打包生成Merkle树， 对Merkle根进行哈希运算，得到哈希值， 然后组装区块头；
对区块头不断进行SHA256运算，判断结果是否小于网络目标值（这与前面判断前20位是否都为0是类似的，只是概率区别，花费的时间不一样）。 如果大于这个目标值，则验证不过，需要改变随机数值，组成新的区块头，继续哈希。如果合乎条件，就是挖到矿了，验证只需要依次验证运算就可以了。这就是区块链的PoW共识机制，这也是为什么挖矿的效率与计算机的算力成正比，算力越高，重复尝试就越快，挖矿的效率也就越高。

PoW的优点：