POW 算法说明
比特币区块链通过竞争记账方式解决去中心化的账本一致性问题。竞争记账是过程，而不证明竞争结果。采用工作量证明（Proof of Work，PoW）的机制来实现竞争结果判定。
哈希结果要满足前n位均为0要求，需要多次进行哈希值的计算。一般来说，n值越大，需要完成的哈希计算量也越大。要寻找4个前导0的哈希值，预期大概要进行2^16尝试。
工作量证明的优缺点
优点：完全去中心化，节点自由进出；
缺点：目前已经吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身的安全；挖矿造成大量的资源浪费；tps较小，不能满足大量交易的需求。
算法实现（Python）
1 #!/usr/bin/env python3 2 # -*- coding: utf-8 -*- 3 """ 4 @desc: 5 @author: xsmile 6 @software: PyCharm on 2020/6/14 7 """ 8 import hashlib 9 import time 10 11 blocks = [] 12 13 14 class Block: 15 """ 16 区块类 17 """ 18 index = 0 # 全局记录区块总数 19 Difficulty = 1 20 21 def __init__(self, data, pre_hash, nonce): 22 """ 23 初始化区块信息 24 :param data: 区块携带数据 25 :param pre_hash: 前一区块 hash 值 26 :param nonce: 随机数 27 :param difficulty: 挖矿难度 28 """ 29 self.index = Block.index 30 self.time_stamp = time.time() 31 self.data = data 32 self.pre_hash = pre_hash 33 self.nonce = nonce 34 self.hash_value = '' 35 self.difficulty = Block.Difficulty 36 Block.index += 1 37 38 39 def block_hash(block): 40 """ 41 生成区块成功验证后 hash 值 42 :return: 区块 hash 值 43 """ 44 block_info = str(block.index) + str(block.time_stamp) + str(block.data) + 45 str(block.pre_hash) + str(block.nonce) + str(block.difficulty) 46 block_hash = hashlib.sha3_256(block_info.encode('utf-8')).hexdigest() 47 48 return block_hash 49 50 51 def verify_hash(block): 52 """ 53 验证区块 hash 是否符合难度要求 54 :param block: 要被验证的区块 55 :return: bool 56 """ 57 pre_hash_difficult = '0' * block.difficulty 58 59 return block.hash_value.startswith(pre_hash_difficult) 60 61 62 def verify_block(new_block, last_block): 63 verify_result = False 64 if (new_block.index is last_block.index + 1) and (new_block.pre_hash is last_block.hash_value): 65 verify_result = True 66 67 return verify_result 68 69 70 def create_block(last_block, data): 71 """ 72 创建新区块 73 :param last_block: 当前区块链上最后一个区块 74 :param data: 区块数据 75 :return: 挖矿成功的区块 76 """ 77 new_block = Block(data=data, pre_hash=last_block.hash_value, nonce=0) 78 while True: 79 current_hash = block_hash(new_block) 80 print('挖矿中.......当前 hash：', current_hash) 81 new_block.hash_value = current_hash 82 if verify_hash(new_block): 83 if verify_block(new_block=new_block, last_block=last_block): 84 print('挖矿成功') 85 break 86 new_block.nonce += 1 87 88 return new_block 89 90 91 def create_genesis_block(): 92 """ 93 创建创世区块 94 :return: 返回创世区块 95 """ 96 block = Block(data='', pre_hash='', nonce=0) 97 block.hash_value = block_hash(block) 98 return block 99 100 101 def run(): 102 """ 103 代码执行 104 :return: None 105 """ 106 genesis_block = create_genesis_block() 107 blocks.append(genesis_block) 108 new_block = create_block(last_block=blocks[-1], data='俊伟君') 109 blocks.append(new_block) 110 print('end') 111 112 113 pass 114 115 116 if __name__ == "__main__": 117 run() 118 pass
代码说明
主要用到 hashlib 库对区块进行 hash 运算得到 64 位 hash 值以及 time 库产生时间戳。
运用 Python 中的列表存储区块（建议实现链表方式）
代码运行结果
Connected to pydev debugger (build 192.5728.105)
挖矿中.......当前 hash： 41f48e701967a748eee9fdb48d09c7db4758df1890f9d6983b7fdda44fec9825
挖矿中.......当前 hash： 62b7dff450e1b028d875c94459194701df16cdde690ef2ebee740ae7012112a3
挖矿中.......当前 hash： 7dbb0e167cc36b40e81a0ea4ead2434ccca606f34b574f63343e578aa702e3bf
挖矿中.......当前 hash： b27693b2e92a6c7595175a3ebdfa04a5185c3d5fa5059d8e76c34c60ba7e50ec
挖矿中.......当前 hash： 339159298fc8956454cd0f57fa1410149acac3c68dd21319b10fd6824fa9331e
挖矿中.......当前 hash： cba34c177d3371f6f4eaee68ea1f145ee9b143f0b6006ed5f6ba2d5c2022b694
挖矿中.......当前 hash： f05ec6d5d5a59697b3dce25defd706fc9f4c72d31e33cf0f30803ef6b68f4a2d
挖矿中.......当前 hash： 9ca3acbca0cf80c664ee131fa4bdba41c5c649cffb8a14bafd488e85a469ed96
挖矿中.......当前 hash： cfb9cfa6365a7d8815b019008f477a288e006f1646a6eaf9db7f4751c10a9383
挖矿中.......当前 hash： 4aab3ab7959646d5068db581460a7bc92a8fddf4290e731c7857a78ffe446428
挖矿中.......当前 hash： 05a309e03f5c22b3f30b08d29c1ab4462e237e3ce27bdbc9b2efaf0a56402c03
挖矿成功
在挖矿难度设置为 1 的时候，运行多次的结果中得出，基本会在大概第7次 nounce 时得到结果。
产生的区块结构如下：
----------------------------------------声明----------------------------------------
参考内容：https://www.jianshu.com/p/6f9efb979a13
仅自己学习过程技术总结，如有哪里有误的地方，欢迎指正。
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