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❷ PoW共识机制的原理
比特币的共识机制就是PoW共识，借鉴了HashCash的处理方法， 下面就来说说比特币如何进行PoW共识的。
从区块头的结构中可以看到一个4 bytes的Nonce值，Nonce值的变动会影响整个区块头的哈希值，挖矿节点即是通过尝试不同的Nonce值（通常从0开始每次加1），寻找一个哈希值小于Difficulty Target指定的难度值。
PoW证明过程，这也就是俗称的挖矿过程， 找到合适的哈希值。
这里不详细说明区块打包过程， 区块通过一定的算法被生成， 当然生成是需要一定的代价的。
区块头里的各个值并不是随机的， 而是由固定的算法得出， Merkle根哈希值就是把交易打包变成一颗Merkle树， 最后得出根的哈希值， 难度值是根据算法不断调整， 要维持出块速率是10分钟出一个块。
首先我们把所有交易打包生成Merkle树， 计算Merkle根的哈希值， 然后组装区块头， 把区块头不断进行SHA256(SHA256(区块头))双重哈希操作， 然后判断是否小于网络目标值， 这里其实就是把它变成2进制， 二进制前面有多少位是没有0的， 因为有1的话， 这个十进制的值肯定是很大的， 就不会符合条件。 如果大于这个目标值， 说明前面的位数没有满足前多少位为0的条件 哈希不成功， 那么就改变随机数值，组成新的区块头，继续哈希。
这是就是是挖到矿了，其他节点验证的话也简单，只要做一次SHA256(SHA256(验证区块头))来判断。
比特币挖矿难度调整方式非常简单，难度目标调整即不断将256位的难度值减小，如277315号区块的难度值十六进制表示为：
这个数字在二进制表示下前60位均是0，如果要增加难度只需要减小这个值，随着难度值的减小，起始0的个数增多，可寻找的哈希值范围减小，挖矿难度就越大。
难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每2016个区块，所有节点都会按统一的公式自动调整难度。如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。
公式可以总结为：新难度值=旧难度值×（过去2016个区块花费时长/20160分钟）
优点
缺点
1：挖矿过程为什么要计算两次哈希值？
中本聪在设计比特币的挖矿算法的时候，考虑到SHA2-256算法存在被破解的可能，虽然在理论上并未出现对SHA2-256算法的攻击。为了减弱攻击的威胁，区块头数据要对SHA2-256算法运算两次。
2：如果所有节点都从0开始尝试Nonce值，那不就永远都是算力高的节点先计算出有效的结果，算力低的节点永远没希望挖矿成功？
区块头大部分信息都是一样的，但是Merkle Root对于每个节点必然是不同的，因为每个节点都会有自己的Coinbase交易，该交易中存在节点矿工的地址，此地址对于每个独立挖矿节点都是不同的，根据哈希函数的雪崩效应可知每个独立节点的Merkle Root必定有显著的区别。
3：如何解决拜占庭问题？
通过工作量证明就增加了发送信息的成本，降低节点发送消息速率，这样就以保证在一个时间只有一个节点在进行广播，同时在广播时会附上自己的签名。工作量证明其实相当于提高了做叛徒（发布虚假区块）的成本，只有第一个完成证明的节点才能广播区块，竞争难度非常大，需要很高的算力，如果不成功其算力就白白的耗费了，整个系统也因此而更稳定。