【刘教链比特币原理】5-1 工作量证明的难度有多高
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本节课我们开始学习第五章“工作量证明安天下 中本聪共识定乾坤”的第一小节“工作量证明的难度有多高”。
本章目录：
第五章 工作量证明安天下 中本聪共识定乾坤
第1节 工作量证明的难度有多高
第2节 能量铸就比特币价值 第3节 拜占庭问题和中本聪共识
本节音频：
【音频】
学习笔记：
上一节我们学到，中本聪伯乐相马、慧眼识珠，挖掘出了Adam Back早就发明出来的工作量证明PoW用在比特币系统里，作为加固区块链的加强型哈希锁。那么这个PoW锁真的有那么坚固吗？懂一点IT的同学知道摩尔定律预测计算机硬件会飞速发展。也有一些人会鼓吹什么超冯·诺伊曼架构的计算机，比如量子计算机，会很快面世并碾压传统计算机。如果计算力真的大幅进步，比特币的PoW锁会不会被攻破呢？
答案言简意赅，不会。
正如中本聪所说，SHA-256这玩意儿难度提高的可不是一点半点儿，而是人们无法想象的级别。在这么巨大的数字面前，人类直觉是失灵的。2的256次方，不过就是256个随机的1和0的组合嘛，感觉好像很小的数字哎。可是你知道吗，找到两个可以发生碰撞的哈希原像，也就是找到两个不同的输入，它们的哈希值是相同的，这样的概率有多小呢？这个概率比你读完这篇文章刚好一颗小行星撞击地球毁灭的概率还要小。
还有一个方法帮助理解破解SHA-256哈希的难度（完整难度的PoW锁。实际每把PoW锁的难度比完整难度要低，会根据比特币全网实际算力动态调节锁的难度）。把2的256次方拆成8个2的32次方相乘。2的32次方大概是40亿。40亿这个数字就属于人类想象力能够理解的数字大小了。然后：
1台具有4个显卡的计算机1秒钟可以计算大概40亿次哈希。 设想一家超级电脑公司，有40亿台这样的电脑。（这家公司大概是几千家谷歌公司的规模加起来那么大） 设想地球上有40亿人（共70亿人口），每人都拥有一家这样的超级电脑公司。（全自动化的吧，不需要员工：） 设想银河系有40亿颗恒星系（占银河系4千亿颗恒星的1%）中，每一个星系中都有这样一个地球，每个球上都有40亿人，每个人都有一家超级电脑公司。这个银河系就是一个超级计算银河系。 设想宇宙中有40亿个这样的超级计算银河系（占全宇宙几千到几万亿个星系的很小一部分）。这就组成了一个超级宇宙计算机。这台计算机的算力大概是2的160次哈希每秒。 这样一台超级宇宙计算机连续计算40亿乘以40亿秒，也就是5000多亿年，大概是目前宇宙年龄（138亿年）的40倍时间，有多大概率能够破解一个SHA-256哈希呢？ 也只有40亿分之一的概率能够破解成功！
所以你明白了吗，如果有人对你说，比特币很容易被破解，不如他的项目好，你说这个人是不是个大骗子呢？
课外资料：
以下是第五章“工作量证明安天下 中本聪共识定乾坤”的补充学习材料，请在本章3节课学习过程中使用。
- 中本聪《比特币白皮书》第3小节“时间戳服务器” https://mp.weixin.qq.com/s/7R-THHIoTZfmAFSsQwdcZg （比特币白皮书中文版（刘教链译本）） https://mp.weixin.qq.com/s/U_qkDkAud0Hg4wyWeKAdZw （比特币白皮书英文原版）
- 区块链在线演示工具：https://andersbrownworth.com/blockchain/blockchain （英文）
- 比特币区块链在线查看工具：https://blockstream.info/ （英文）https://mempool.space/ （中文、英文）
- 【扩展阅读】《精通比特币》第10章“挖矿和共识”第10.7.1节“工作量证明算法”：https://www.8btc.com/books/834/masterbitcoin2cn/_book/ch10.html （中文）
- 【扩展阅读】拜占庭将军问题： https://baike.baidu.com/item/拜占庭将军问题/265656 （中文） https://en.wikipedia.org/wiki/Byzantine_fault （英文）
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