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❷ PoW共識機制的原理
比特幣的共識機制就是PoW共識，借鑒了HashCash的處理方法， 下面就來說說比特幣如何進行PoW共識的。
從區塊頭的結構中可以看到一個4 bytes的Nonce值，Nonce值的變動會影響整個區塊頭的哈希值，挖礦節點即是通過嘗試不同的Nonce值（通常從0開始每次加1），尋找一個哈希值小於Difficulty Target指定的難度值。
PoW證明過程，這也就是俗稱的挖礦過程， 找到合適的哈希值。
這里不詳細說明區塊打包過程， 區塊通過一定的演算法被生成， 當然生成是需要一定的代價的。
區塊頭里的各個值並不是隨機的， 而是由固定的演算法得出， Merkle根哈希值就是把交易打包變成一顆Merkle樹， 最後得出根的哈希值， 難度值是根據演算法不斷調整， 要維持出塊速率是10分鍾出一個塊。
首先我們把所有交易打包生成Merkle樹， 計算Merkle根的哈希值， 然後組裝區塊頭， 把區塊頭不斷進行SHA256(SHA256(區塊頭))雙重哈希操作， 然後判斷是否小於網路目標值， 這里其實就是把它變成2進制， 二進制前面有多少位是沒有0的， 因為有1的話， 這個十進制的值肯定是很大的， 就不會符合條件。 如果大於這個目標值， 說明前面的位數沒有滿足前多少位為0的條件 哈希不成功， 那麼就改變隨機數值，組成新的區塊頭，繼續哈希。
這是就是是挖到礦了，其他節點驗證的話也簡單，只要做一次SHA256(SHA256(驗證區塊頭))來判斷。
比特幣挖礦難度調整方式非常簡單，難度目標調整即不斷將256位的難度值減小，如277315號區塊的難度值十六進製表示為：
這個數字在二進製表示下前60位均是0，如果要增加難度只需要減小這個值，隨著難度值的減小，起始0的個數增多，可尋找的哈希值范圍減小，挖礦難度就越大。
難度的調整是在每個完整節點中獨立自動發生的。每2016個區塊，所有節點都會按統一的公式自動調整難度。如果區塊產生的速率比10分鍾快則增加難度，比10分鍾慢則降低難度。
公式可以總結為：新難度值=舊難度值×（過去2016個區塊花費時長/20160分鍾）
優點
缺點
1：挖礦過程為什麼要計算兩次哈希值？
中本聰在設計比特幣的挖礦演算法的時候，考慮到SHA2-256演算法存在被破解的可能，雖然在理論上並未出現對SHA2-256演算法的攻擊。為了減弱攻擊的威脅，區塊頭數據要對SHA2-256演算法運算兩次。
2：如果所有節點都從0開始嘗試Nonce值，那不就永遠都是算力高的節點先計算出有效的結果，算力低的節點永遠沒希望挖礦成功？
區塊頭大部分信息都是一樣的，但是Merkle Root對於每個節點必然是不同的，因為每個節點都會有自己的Coinbase交易，該交易中存在節點礦工的地址，此地址對於每個獨立挖礦節點都是不同的，根據哈希函數的雪崩效應可知每個獨立節點的Merkle Root必定有顯著的區別。
3：如何解決拜占庭問題？
通過工作量證明就增加了發送信息的成本，降低節點發送消息速率，這樣就以保證在一個時間只有一個節點在進行廣播，同時在廣播時會附上自己的簽名。工作量證明其實相當於提高了做叛徒（發布虛假區塊）的成本，只有第一個完成證明的節點才能廣播區塊，競爭難度非常大，需要很高的算力，如果不成功其算力就白白的耗費了，整個系統也因此而更穩定。