工作量证明
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、装置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。此概念最早由Cynthia Dwork和Moni Naor于1993年的学术论文提出[1],而工作量证明一词则是在1999年由Markus Jakobsson与Ari Juels.[2]所发表。现时此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。
技术原理
[编辑]工作量证明最常用的技术原理是散列函数。由于输入散列函数的任意值,会对应到一个结果,而只要变动一个位元,就会引起雪崩效应,所以几乎无法从反推回,因此借由指定查找的特征,让用户进行大量的穷举运算,就可以达成工作量证明。
我们若指定的16进制值的前四值,求,这样统计上平均约要运行216次散列运算,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,假设我们要处理资料Hello World
,并找出前四值为0000的,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:
0000BFE6AF4232F78B0C8EBA37A6BA6C17B9B8671473B0B82305880BE077EDD9
验算时只要将Hello World107105代入SHA256函数一次即可。
加密货币的应用
[编辑]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资料正确无误的担保,所以在加密货币上使用工作量证明,是非常简明的设计。由分散在各处的电脑,竞赛谁能最早找出,搭配原本要打包的资料的穷举猜测值(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,与资料、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。[3]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。
- 优点
- 架构简明扼要、有效可靠。
- 由于要获得多数节点承认,那攻击者必须投入超过总体一半的运算量(51%攻击),才能保证篡改结果。这使得攻击成功的成本变得非常高昂,难以实现。
- 某种程度上是公平的,你投入越多的算力,你获得打包权的几率也等比增加。
- 缺点
参考
[编辑]- ^ Dwork, Cynthia; Naor, Moni. Pricing via Processing, Or, Combatting Junk Mail, Advances in Cryptology. CRYPTO’92: Lecture Notes in Computer Science No. 740 (Springer). 1993: 139–147 [2017-09-22]. (原始内容存档于2017-11-26).
- ^ Jakobsson, Markus; Juels, Ari. Proofs of Work and Bread Pudding Protocols. Communications and Multimedia Security (Kluwer Academic Publishers). 1999: 258–272 [2017-09-22]. (原始内容存档于2017-04-17).
- ^ 揭秘比特币和区块链(二):什么是工作量证明?. [2017-09-22]. (原始内容存档于2018-11-07).
- ^ 全球瘋挖礦,挖幣總耗電量竟與一個國家用電量一樣高!. [2017-09-22]. (原始内容存档于2020-10-01).
- ^ PoW 工作量證明是什麼意思?和 PoS 比較如何?PoW 已經過時了嗎?. CoinDada. 2023-07-30 [2023-08-15]. (原始内容存档于2023-08-15).