檢視工作量證明的原始碼

{| class="wikitable" style="float:right; margin: -10px 0px 10px 20px; text-align:left"
|<center>'''工作量證明'''<br><img src="https://i.ytimg.com/vi/jygCxN6dVW4/maxresdefault.jpg" width="280"></center><small>[https://www.youtube.com/watch?v=jygCxN6dVW4 圖片來自youtube]</small> 
|}

'''工作量證明'''（Proof-of-Work，PoW）是一種對應服務與資源濫用、或是[[阻斷服務攻擊]]的經濟對策。

一般要求使用者進行一些耗時適當的複雜運算，並且答案能被服務方快速驗算，以此耗用的時間、設備與能源做為擔保成本，以確保服務與資源是被真正的需求所使用。此概念最早由Cynthia Dwork和Moni Naor於1993年的學術論文提出"DwoNao1992"，而工作量證明一詞則是在1999年由Markus Jakobsson與Ari Juels."JaJue1999"所發表。現時此技術成為了[[加密貨幣]]<ref>[https://medium.com/bincentive/%E4%BB%80%E9%BA%BC%E6%98%AF%E5%8A%A0%E5%AF%86%E8%B2%A8%E5%B9%A3-a576399ef15f 加密貨幣]，medium</ref>的主流[[共識機制]]之一，如[[比特幣]]所採用的技術。

==加密貨幣的應用==

由於加密貨幣多由[[區塊鏈]]所建構，而區塊鏈本來就要依賴雜湊函數來做為資料正確無誤的擔保，所以在加密貨幣上使用工作量證明，是非常簡明的設計。由分散在各處的[[計算機]]，競賽誰能最早找出，搭配原本要打包的資料的窮舉猜測值（[[nonce]]），誰就等同獲得該區塊的打包權（記帳權）。此猜測值被找出後，與資料、雜湊值一起打包成塊後廣播，經多數節點確認與承認，打包者就能獲得打包該區塊所提供的獎勵。一般採用工作量證明的加密貨幣，好比比特幣，會設定成隨著參與競賽的算力增減，而調整找尋猜測值的難度，以維持合理的運作速度。

*優點
**架構簡明扼要、有效可靠。
**由於要獲得多數節點承認，那攻擊者必須投入超過總體一半的運算量（51%攻擊），才能保證篡改結果。這使得攻擊成功的成本變得非常高昂，難以實現。
**某種程度上是公平的，你投入越多的算力，你獲得打包權的機率也等比增加。

*缺點
**非常浪費能源。投入在一種加密貨幣上的能源，可能會超過一個小型國家的總使用量。
**由於加密貨幣在世界上已成為一種投資標的，所以技术人员和富人，開發出了由[[特殊應用集成電路|ASIC]]組成的特製計算设备，壟斷算力。這與加密貨幣的去中心化思想背道而馳。
***也因此，後期開發的加密貨幣有針對抗ASIC的演算法設計，例如[[以太坊]]採用的[[Ethash]]（Dagger-Hashimoto）算法。
***後期開發的加密貨幣陸續使用了[[POS]]機制（例如[[以太坊]]）或DPOS機制（例如[[比特股]]﹑EOS）。

== 技術原理 ==

工作量證明最常用的技術原理是[[雜湊函數]]。由於輸入雜湊函數h()的任意值n，會對應到一個h(n)結果，而n只要變動一個[[位元]]，就會引起[[雪崩效應]]，所以幾乎無法從h(n)反推回n，因此藉由指定尋找h(n)的特徵，讓使用者進行大量的[[暴力破解法|窮舉]]運算，就可以達成工作量證明。

我們若指定h(n)的[[16進位]]值的前四值，求n，這樣統計上平均約要運行216次h(n)雜湊運算，才會得到答案，但驗算只要進行一次就可以了。如果想要增加難度，那就增加指定的位數即可。以[[SHA256]]函數舉例，假設我們要處理資料Hello World，並找出h(n)前四值為0000的n，如果從Hello World0開始加上一個[[十進位]]數[[ASCII]]進行窮舉猜測，到Hello World107105時才會得到符合條件的h(n)：

 '''0000'''BFE6AF4232F78B0C8EBA37A6BA6C17B9B8671473B0B82305880BE077EDD9

驗算時只要將Hello World107105代入SHA256函式一次即可。

== 參考文獻 == 
{{reflist}}
[[Category: 310 數學總論]]