分布式协议与算法，你了解多少？( 四 ) _分布式协议

PoW算法工作量证明 (Proof Of Work，简称 PoW)，就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。具体来说就是，客户端需要做一定难度的工作才能得出一个结果，验证方却很容易通过结果来检查出客户端是不是做了相应的工作。
具体的工作量证明过程，就像下图中的样子：

文章插图

所以工作量证明通常用于区块链中，区块链通过工作量证明（Proof of Work）增加了坏人作恶的成本，以此防止坏人作恶。
工作量证明哈希函数（Hash Function），也叫散列函数。就是说，你输入一个任意长度的字符串，哈希函数会计算出一个长度相同的哈希值。
在了解了什么是哈希函数之后，那么如何通过哈希函数进行哈希运算，从而证明工作量呢？
例如，我们可以给出一个工作量的要求：基于一个基本的字符串，你可以在这个字符串后面添加一个整数值，然后对变更后（添加整数值) 的字符串进行 SHA256 哈希运算，如果运算后得到的哈希值（16 进制形式）是以"0000"开头的，就验证通过。
为了达到这个工作量证明的目标，我们需要不停地递增整数值，一个一个试，对得到的新字符串进行 SHA256 哈希运算。
通过这个示例你可以看到，工作量证明是通过执行哈希运算，经过一段时间的计算后，得到符合条件的哈希值。也就是说，可以通过这个哈希值，来证明我们的工作量。
区块链如何实现 PoW 算法的？首先看看什么是区块链：
区块链的区块，是由区块头、区块体 2 部分组成的：

区块头（Block Head）：区块头主要由上一个区块的哈希值、区块体的哈希值、4 字节的随机数（nonce）等组成的。
区块体（Block Body）：区块包含的交易数据，其中的第一笔交易是 Coinbase 交易，这是一笔激励矿工的特殊交易。

在区块链中，拥有 80 字节固定长度的区块头，就是用于区块链工作量证明的哈希运算中输入字符串，而且通过双重 SHA256 哈希运算（也就是对 SHA256 哈希运算的结果，再执行一次哈希运算），计算出的哈希值，只有小于目标值（target），才是有效的，否则哈希值是无效的，必须重算。
所以，在区块链中是通过对区块头执行 SHA256 哈希运算，得到小于目标值的哈希值，来证明自己的工作量的。
计算出符合条件的哈希值后，矿工就会把这个信息广播给集群中所有其他节点，其他节点验证通过后，会将这个区块加入到自己的区块链中，最终形成一串区块链，就像下图的样子：

文章插图

所以，就是攻击者掌握了较多的算力，能挖掘一条比原链更长的攻击链，并将攻击链向全网广播，这时呢，按照约定，节点将接受更长的链，也就是攻击链，丢弃原链。就像下图的样子：

文章插图

ZAB协议Zab协议的全称是 Zookeeper Atomic Broadcast （Zookeeper原子广播）。Zookeeper 是通过 Zab 协议来保证分布式事务的最终一致性。ZAB 协议的最核心设计目标就是如何实现操作的顺序性。
由于ZAB不基于状态机，而是基于主备模式的原子广播协议（Atomic Broadcast），最终实现了操作的顺序性。
主要有以下几点原因导致了ZAB实现了操作的顺序性：
首先，ZAB 实现了主备模式，也就是所有的数据都以主节点为准：