什麼是nance，如何用於工作證明？

了解密碼學中的nonce的概念

在加密通信中， nonce是僅一次使用的數字。術語“ nonce”是從“使用過的數字”中得出的，並且在確保數據完整性，防止重播攻擊和保持區塊鍊網絡的安全性方面起著至關重要的作用。在區塊鏈技術的背景下，尤其是在工作證明（POW）共識機制的背景下，Nonce是一個隨機值，礦工可以調整以產生符合網絡定義的難度目標的哈希輸出。該值包含在塊標頭中，並在採礦過程中重複修改，直到找到有效的哈希。非CE的唯一性確保即使塊數據的其餘部分保持不變，所得的哈希也會隨著每個新的非CE值而有所不同。

NONCE在挖掘證明中的作用

在工作證明中，礦工競爭驗證交易並為區塊鏈增加新的區塊。為此，他們必須解決一個計算密集的加密拼圖。這個難題涉及在數值小於或等於網絡設置的當前難度目標上找到塊標頭的哈希。塊標頭包含幾個組件，包括先前的塊哈希，交易的默克爾根，時間戳和nonce 。由於其他字段是固定的或受約束的，因此nonce是礦工操縱的主要變量。通過遞增非CE並反復重新計算哈希，礦工試圖找到滿足難度條件的哈希。這個過程完全是概率的，需要大量的計算能力。

礦工如何使用Nonce找到有效的哈希

採礦過程始於礦工收集待處理交易並形成候選塊。塊標頭組裝後，礦工將設置初始的非CE值 - 從零開始。然後將SHA-256哈希算法（在Bitcoin中使用）應用於塊標頭。如果由此產生的哈希不符合困難要求（即，它不小於目標），則礦工將nonce逐一增加，然後再次放置塊標頭。該循環一直持續到發現有效的哈希為止。涉及的步驟是：

• 用交易數據和元數據組裝塊標頭
• 將nonce設置為初始值（例如，0）
• 使用SHA-256計算塊標頭的哈希
• 將哈希與網絡的難度目標進行比較
• 如果哈希無效，請增加nonce並重複哈希計算
• 繼續直到找到足夠領先的零的哈希

因為Bitcoin中的Nonce字段是32位，因此允許超過40億個可能的值（從0到2^32-1）。一旦所有Nonce值耗盡而沒有成功，礦工就會修改塊的其他方面（例如Coinbase Transaction或Timestamp）生成新的塊標頭並重新啟動Nonce搜索。

NONCE尺寸限制和外義技術

NONCE場的32位限制意味著礦工只能測試每個塊配置約43億個非CE值。鑑於現代採礦鑽機的巨大哈希功率，該範圍可以在幾秒鐘內用盡。為了克服這一局限性，礦工採用了外部策略。外義是存儲在Coinbase Transaction中的值，該值是該塊交易數據的一部分。通過更改外義，礦工可以有效地更改塊的默克爾根，使他們能夠生成一個新的塊標頭並重置Nonce計數器。該技術將搜索空間擴展到遠遠超出原始的32位限制，從而實現了持續的採礦操作，而不會受到非CE疲憊的限制。

網絡對非CE的驗證

一旦礦工發現了有效的nonce產生可接受的哈希，他們就會向網絡廣播新塊。然後，其他節點通過使用提供的塊標頭和NONCE執行單個哈希計算來驗證塊。與採礦過程相比，該驗證在計算上是微不足道的，該過程與工作證明的不對稱性質一致：難以解決，易於驗證。節點檢查：

• 塊標頭的哈希小於當前難度目標
• 塊標頭中包含的非CE已正確使用
• 塊中的所有交易都是有效的
• 塊遵循共識規則

如果所有檢查通過，則將區塊接受到區塊鏈中，並獎勵礦工。通過此一次性哈希驗證確認了NONCE的正確性，以確保網絡不需要其他計算來確認工作。

實際示例：Bitcoin採礦中的NONCE

考慮一個簡化的示例，其中礦工正在嘗試挖掘Bitcoin塊。塊標頭包括上一個塊哈希，默克爾根，時間戳，版本，難度目標和NONCE。礦工以NONCE = 0開頭，併計算標頭的雙SHA-256哈希。假設結果是：

SHA256(SHA256(block_header)) = f43a...

這不符合困難要求（例如，缺乏足夠的領先零）。礦工將nonce增加到1並重新計算。直到nonce = 2,147,856，哈希變成：

0000000abc12...

這是從七個領先的零開始，滿足了當前的困難。然後，礦工以獲勝的Nonce播放了街區。其他節點通過將相同的塊標頭（nonce = 2,147,856）驗證，並確認結果與所需的閾值匹配。因此，通過單個快速驗證步驟證明了nonce的有效性。

常見問題

可以在不同的塊中重複使用相同的nonce嗎？是的，可以在不同的塊上重複使用Nonces，因為每個塊都有一個唯一的標頭。由於塊標頭包含先前的塊哈希和事務數據，因此當應用於其他塊時，即使是相同的非CE值也會產生完全不同的哈希。

非CE總是順序遞增嗎？礦工通常從零開始，然後依次增長，但是高級挖掘軟件可能會使用優化的策略，例如從隨機的非CE值開始或在多個處理單元上分佈非CE範圍以避免冗餘計算。

如果找不到有效的nonce會發生什麼？如果未在32位範圍內找到有效的NONCE，則礦工會修改塊數據（例如通過外彈性更改共插入交易）生成新的Merkle root。這將創建一個新的塊標頭，從而允許Nonce搜索從零重新啟動。

一個塊可以具有多個有效的nonces嗎？是的，多個非CE值可以產生滿足難度目標的哈希。但是，第一位找到任何有效的nonce並廣播該障礙的礦工會贏得獎勵。一旦確認塊，同一塊的其他有效nonces就會無關緊要。