Proof-of-Work

proof_of_work.rb

require 'digest'

class ProofOfWork
  class << self
    # Проверяет доказательство работы
    def verify_pow(nonce, message, difficulty)
      little_endian(digest(nonce, message)) % (1 << difficulty) == 0
    end

    # Создает доказательство работы для сообщения
    def create_pow(message, difficulty)
      nonce = 0
      loop do
        nonce += 1
        return nonce if verify_pow(nonce, message, difficulty)
      end
    end

    # Вывод
    def print_pow(nonce, message)
      puts concatenation(nonce, message) + ' ' + digest(nonce, message)
    end

    private

    # Интерпретирует последовательность символов как little-endian число
    def little_endian(string)
      array = []
      string.chars.each_with_index do |value, index|
        array.push(value.ord << (8 * index))
      end
      array.inject(:+)
    end

    # Шифрование
    def digest(nonce, message)
      Digest::SHA2.hexdigest(concatenation(nonce, message))
    end

    # Комбинирует nonce и сообщение для вычисления хэша.
    # На практике обычно используется двоичное представление nonce фиксированной длины;
    # строки здесь - для большей наглядности. При использовании строк
    # разделитель (":") обязателен, иначе доказательство работы можно бы переиспользовать
    # для другого сообщения.
    def concatenation(nonce, message)
      nonce.to_s + ':' + message
    end
  end
end

message = 'Hello, world!'
nonce = ProofOfWork.create_pow(message, 3)
ProofOfWork.print_pow(nonce, message)
# 7:Hello, world! 8b92a1982c9f062911279cdb0725096b575a5f207e9bef86b574e0438ea52f5e
puts ProofOfWork.verify_pow(nonce, message, 3)
# true

# Созданный PoW не подходит для другого сообщения
message = 'Buy, world!'
ProofOfWork.print_pow(nonce, message)
# 7:Buy, world! 468fabf87639a1e8c8fc0147e0dde44d8acc8fa34d674fe00618bb0dce7a2f31
puts ProofOfWork.verify_pow(nonce, message, 3)
# false

# Количество проделанной работы лишь статически близко к (1 << difficulty).
# Проверка доказательств работы очень быстрая, даже если на создание такого доказательства
# надо потратить много ресурсов.