一、【Discover ETH】什么是权益证明PoS

本篇作为Discover系列文章的开篇，结合ETH2.0的目标，来谈谈权益证明PoS是什么。

在谈PoS之前，我们先来了解一下共识。共识，即达成了普遍协议。区块链实质上是一个全球性的状态机，达成共识意味着网络上至少有超过一半（51%）的节点同意网络的下一个全球状态。

共识机制（也称为共识协议或共识算法）允许分布式系统（计算机网络）协同工作并保持安全。当前主流的共识机制有两种，分别是工作量证明(Proof of Work，PoW)和权益证明(Proof of Stake，PoS)。以太坊在设计之初就希望最终以太坊的共识机制能转变为PoS，而PoW只作为一个过渡阶段。但无论是PoW还是PoS，最终的目的都是相同的，即实现分布式计算机的共识机制。下面先简单了解工作量证明（PoW）的工作机制。

工作量证明通过矿工们完成，矿工们需要竞争创建最新区块以处理和完成交易。获胜者将与网络中的其他节点分享最新区块，并且获得最新的特定代币区块奖励（如以太坊的以太币）。由于用户需要拥有超过网络中 51%的算力才能够欺骗整条链，因此网络安全得以保证。这将需要巨大的设备和能源投入，所需的开支甚至可能超过收益。

工作量证明是08年在中本聪所创造的比特币中提出的，至今已经经过了充分的考验和测试，但随着越来越多的矿工和矿池的加入，挖掘新的区块的难度指数爆发式上升，也面临的如下的问题：

PoS作为ETH2.0关键的建设目标，其作用不仅仅只是因为PoW带来的环境不友好的能源消耗，还有PoS的建设能更有力支持分片链（以太坊网络扩展的关键升级），更强的去中心化特性等等。下面从几个方面来简单谈谈权益证明PoS的工作过程。

在以太坊中，工作量证明的过程参与的角色是矿工/矿池。其目的是通过算力试错来反复计算，以此生成一个低于目标随机数的混合哈希。这个计算难度依赖于区块所声明的难度，难度越小，有效的哈希值的集合就越小。而在权益证明中，则没有矿工这一角色，与之对应的是称之为验证者的角色。

在ETH2.0中，用户需要质押 32ETH来获得作为验证者的资格。验证者被信标链随机选择去创建区块，并且负责检查和确认那些不是由他们创造的区块。他们不需要开采区块，他们只需要在被选中的时候创建区块并且在没有被选中的时候验证他人提交的区块。此验证被称为证明。

验证者因提出新区块和证明他们已经看到的区块而获得奖励，对于一些恶意验证者节点，也会有相应的惩罚机制使之失去质押。验证者质押的ETH越多，获得的奖励也越多。可以这样说，权益证明是一种用于激励验证者接受更多质押的机制。

前面提到了分片链这个名词，分片就是将区块链分成多条链。验证者将会在不同的分片上处理它们的分片数据，以此来提高区块链的工作效率。ETH2.0预计会有64个分片链。

验证者会被随机洗牌到不同的分片中，以防止验证者恶意操纵节点并提高链的安全性。处理不同分片之间的数据的关键角色就是信标链（Beacon Chain）。

信标链是协调分片信息、管理验证者的连接不同分片的桥梁。

当用户在分片上提交交易时，验证者将负责将用户的交易添加到分片区块中。信标链通过算法选择验证器以提出新的块。如果一个验证者没有被选中提出一个新的分块，它们将会证明另一个验证者的提议，并确认一切都正常。

至少需要 128个被称为委员会（ committee）的验证者来证明每个分片块。委员会有一个提出和验证分片区块的时限，这个时限被称为插槽（ Slot），大约为12秒。每个插槽只能创建一个有效区块，一个周期（ Epoch，大约6.4分钟）有 32个插槽。

每个周期过后，委员会都由不同的、随机的参与者解散与重组，重组过程由一个半随机算法 RANDAO来选择，以此避免恶意节点的操纵。

ETH2.0使用 Cassper终局协议来确认一个新的区块是否得到足够的证明，即只要2/3的插槽同意（即当前参与计算的2/3的验证者节点），该区块就会被最终确定。而推荐此区块的验证者将获得奖励。因此，在权益证明的机制下，每过6.4分钟就会创建一个新的区块。关于Cassper协议的详细说明后续再进行探索。

权益证明的建设以太坊在15年就已经提出，截止至今也才完成了Phase 0信标链的建设。而下一阶段的与主网合并，再下一阶段的分片链建设也一再推迟。虽然PoS的建设非常缓慢，但无论如何，权益证明作为主流的共识机制算法之一，也是值得我们探讨其设计原理。

后续将会针对信标链的详细设计、分片等ETH2.0内容进行探索。

二、eth挖矿是什么原理

ETH通过挖矿产生，平均大概每13秒产生2个块，挖矿的时候，矿工使用计算机去计算一道函数计算题的答案，直到有矿工计算到正确答案即完成区块的打包信息，而作为第一个计算出来的矿工将会得到2枚ETH的奖励。

如果矿工A率先算出正确的答案，那么矿工A将获得以太币作为奖励，并在全网广播告诉所有矿工“我已经把答案算出来了”并让所有在答题的矿工们进行验证并更新正确答案。如果矿工B算出正确答案，那么其他矿工将会停止当前的解题过程，记录正确答案，并开始做下一道题，直到算出正确答案，并一直重复此过程。

矿工角色

矿工在这个游戏中很难作弊。他们是没法伪装工作又得出正确答案。这就是为什么这个解题的过程被称为“工作量证明”（POW）。

解题的过程大约每12-15秒，矿工就会挖出2个区块。如果矿工挖矿的速度过快或者过慢，算法会自动调整题目的难度，把出块速度保持在13秒左右。

矿工获取这些ETH币是有随机性的，挖矿的收益取决于投入的算力，就相当你的计算机越多，你答题的正确的概率也就越高，更容易获得区块奖励。

三、怎么最快看到区块链哈希值(区块链中的哈希到底是做什么)

钱包提币到交易所,哈希值有吗？如何查？

比特币的交易去向是可以查询的，比特币交易都会记录在比特币区块链上，可以查到比特币的流动性，从哪一个钱包转移到了哪一个钱包。但是，你只知道转移到哪一个钱包里了，你并不知道这个钱包属于谁。比特币即是透明公开的，又是匿名的，交易、流向是公开的，会被记录，但交易的人是匿名的。一些学者发现通过比特币的流动是可以查到交易用户的，需要使用一定的技术手段，而且特别麻烦，目前也只是停留在理论阶段。

如何通过区块链资产地址（数字钱包地址）查看该地址的区块链资产（数字货币）？

用区块链浏览器就可以查看。

在搜索输入框内输入想查询的钱包地址，如果你输入的地址不完整，但是这个地址之前有在区块链上进行过ETH交易或者被查询过，那么输入框会自动把你查询的地址补齐。

点击“查询”，就会出现这个钱包地址所有的信息。

点击“交易哈希值”还可以看到这笔交易的详细信息。

区块链浏览器查询的原理：

因为区块链中的交易信息等数据都是公开透明的,而区块链浏览器是查询区块链交易记录的地址，用户可以使用其查看自己的交易信息以及区块链存储的其他信息。

绝大多数可查，这是区块链公开透明的一大特性。地址都是透明的，只要有地址，便能查询其转入和转出。

匿名币有朋友提到就不多讲了，其他方面，也是一个查询项目真实性的工具。一些打着区块链幌子的资金盘，发的一些币来忽悠投资人，可以去浏览器上看一看，有时候链上根本没有数据，则证明是自己发的积分。

区块哈希值可以提前预知吗

可以。可以根据区块哈希值的区块链的走向，和公司的资金的注入进行哈希值的预估，提高买家的收益。

区块链中的哈希算法

哈希算法是区块链中最重要的一个底层技术。是用来识别交易数据的一种方法，具有唯一性。加密哈希算法是数据的“指纹”。

加密哈希算法具有5大特征：

1、能够为任意类型的数据快速创建哈希值。

2、确定性。哈希算法为相同的输入数据总能产生相同的哈希值。

3、伪随性。当输入数据被改变时，哈希算法返回的哈希值的变化是不可预测的。不可能根据输入数据预测哈希值。

4、单向函数。不可能基于哈希值恢复原始输入数据。单独根据哈希值是不可能了解任何输入数据的信息。

5、防碰撞。不同数据块产生相同哈希值的机会很小。

交易哈希值为什么查不到

有交易记录，但是区块链上没记录

投资者可以通过交易所的客服热线，进入人工服务，提供个人身份信息，查询具体的交易哈希值。通常，用户在交易所进行转账，交易所就会提供给用户一个相应的哈希值。哈希值相当于银行转账的交易号，通过哈希值用户可以查询到转账的具体进程。

推荐使用区块链浏览器。因为区块链中的交易信息等数据都是公开透明的,?而区块链浏览器是查询区块链交易记录的地址，用户可以使用其查看自己的交易信息以及区块链存储的其他信息。网址：

小白如何秒懂区块链中的哈希计算

小白如何秒懂区块链中的哈希计算

当我在区块链的学习过程中，发现有一个词像幽灵一样反复出现，“哈希”，英文写作“HASH”。

那位说“拉稀”同学你给我出去！！

这个“哈希”据说是来源于密码学的一个函数，尝试搜一搜，论文出来一堆一堆的，不是横式就是竖式，不是表格就是图片，还有一堆看不懂得xyzabc。大哥，我就是想了解一下区块链的基础知识，给我弄那么难干啥呀？！我最长的密码就是123456，复杂一点的就是654321，最复杂的时候在最后加个a，你给我写的那么复杂明显感觉脑力被榨干，仅有的脑细胞成批成批的死亡！为了让和我一样的小白同学了解这点，我就勉为其难，努力用傻瓜式的语言讲解一下哈希计算，不求最准确但求最简单最易懂。下面我们开始：

#一、什么是哈希算法

##1、定义：哈希算法是将任意长度的字符串变换为固定长度的字符串。

从这里可以看出，可以理解为给**“哈希运算”输入一串数字，它会输出一串数字**。

如果我们自己定义“增一算法”，那么输入1，就输出2；输入100就输出101。

如果我我们自己定义“变大写算法”，那么输入“abc”输出“ABC”。

呵呵，先别打我啊！这确实就只是一个函数的概念。

##2、特点：

这个哈希算法和我的“增一算法”和“变大写算法”相比有什么特点呢？

1）**确定性，算得快**：咋算结果都一样，算起来效率高。

2）**不可逆**：就是知道输出推不出输入的值。

3）**结果不可测**：就是输入变一点，结果天翻地覆毫无规律。

总之，这个哈希运算就是个黑箱，是加密的好帮手！你说“11111”，它给你加密成“b0baee9d279d34fa1dfd71aadb908c3f”，你说“11112”它给你弄成“afcb7a2f1c158286b48062cd885a9866”。反正输入和输出一个天上一个地下，即使输入相关但两个输出毫不相关。

#二、哈希运算在区块链中的使用

##1、数据加密

**交易数据是通过哈希运算进行加密，并把相应的哈希值写入区块头**。如下图所示，一个区块头包含了上一个区块的hash值，还包含下一个区块的hash值。

1）、**识别区块数据是否被篡改**：区块链的哈希值能够唯一而精准地标识一个区块，区块链中任意节点通过简单的哈希计算都可以获得这个区块的哈希值，计算出的哈希值没有变化也就意味着区块链中的信息没有被篡改。

2）、**把各个区块串联成区块链**：每个区块都包含上一个区块的哈希值和下一个区块的值，就相当于通过上一个区块的哈希值挂钩到上一个区块尾，通过下一个区块的哈希值挂钩到下一个区块链的头，就自然而然形成一个链式结构的区块链。

##2、加密交易地址及哈希

在上图的区块头中，有一个Merkleroot（默克尔根）的哈希值，它是用来做什么的呢？

首先了解啥叫Merkleroot？它就是个二叉树结构的根。啥叫二叉树？啥叫根？看看下面的图就知道了。一分二，二分四，四分八可以一直分下去就叫二叉树。根就是最上面的节点就叫根。

这个根的数据是怎么来的呢？是把一个区块中的每笔交易的哈希值得出后，再两两哈希值再哈希，再哈希，再哈希，直到最顶层的数值。

这么哈希了半天，搞什么事情？有啥作用呢？

1）、**快速定位每笔交易**：由于交易在存储上是线性存储，定位到某笔交易会需要遍历，效率低时间慢，通过这样的二叉树可以快速定位到想要找的交易。

举个不恰当的例子：怎么找到0-100之间的一个任意整数？（假设答案是88）那比较好的一个方法就是问：1、比50大还是小？2、比75大还是小？3、比88大还是小？仅仅通过几个问题就可以快速定位到答案。

2）、**核实交易数据是否被篡改**：从交易到每个二叉树的哈希值，有任何一个数字有变化都会导致Merkleroot值的变化。同时，如果有错误发生的情况，也可以快速定位错误的地方。

##3、挖矿

?在我们的区块头中有个参数叫**随机数Nonce，寻找这个随机数的过程就叫做“挖矿”**！网络上任何一台机器只要找到一个合适的数字填到自己的这个区块的Nonce位置，使得区块头这6个字段（80个字节）的数据的哈希值的哈希值以18个以上的0开头，谁就找到了“挖到了那个金子”！既然我们没有办法事先写好一个满足18个0的数字然后反推Nounce，唯一的做法就是从0开始一个一个的尝试，看结果是不是满足要求，不满足就再试下一个，直到找到。

找这个数字是弄啥呢？做这个有什么作用呢？

1）、**公平的找到计算能力最强的计算机**：这个有点像我这里有个沙子，再告诉你它也那一个沙滩的中的一粒相同，你把相同的那粒找出来一样。那可行的办法就是把每一粒都拿起来都比较一下！那么比较速度最快的那个人是最有可能先早到那个沙子。这就是所谓的“工作量证明pow”，你先找到这个沙子，我就认为你比较的次数最多，干的工作最多。

2）、**动态调整难度**：比特币为了保证10分钟出一个区块，就会每2016个块（2周）的时间计算一下找到这个nonce数字的难度，如果这2016个块平均时间低于10分钟则调高难度，如高于十分钟则调低难度。这样，不管全网的挖矿算力是怎么变化，都可以保证10分钟的算出这个随机数nonce。

#三、哈希运算有哪些？

说了这么多哈希运算，好像哈希运算就是一种似的，其实不是！作为密码学中的哈希运算在不断的发展中衍生出很多流派。我看了”满头包”还是觉得内在机理也太复杂了，暂时罗列如下，小白们有印象知道是怎么回事就好。

从下表中也可以看得出，哈希运算也在不断的发展中，有着各种各样的算法，各种不同的应用也在灵活应用着单个或者多个算法。比特币系统中，哈希运算基本都是使用的SHA256算法，而莱特币是使用SCRYPT算法，夸克币（Quark）达世币（DASH）是把很多算法一层层串联上使用，Heavycoin（HAV）却又是把一下算法并联起来，各取部分混起来使用。以太坊的POW阶段使用ETHASH算法，ZCASH使用EQUIHASH。

需要说明的是，哈希运算的各种算法都是在不断升级完善中，而各种币种使用的算法也并非一成不变，也在不断地优化中。

**总结**：哈希运算在区块链的各个项目中都有着广泛的应用，我们以比特币为例就能看到在**数据加密、交易数据定位、挖矿等等各个方面都有着极其重要的作用**。而哈希运算作为加密学的一门方向不断的发展和延伸，身为普通小白的我们，想理解区块链的一些基础概念，了解到这个层面也已经足够。