ethash實現了pow，pow的精妙在於通過乙個隨機數確定，礦工確實做了大量的工作，並且是沒有辦法作弊的。接下來將介紹：
ethash的挖礦本質。
ethash是如何挖礦的。
如何驗證ethash的隨機數。
挖礦的本質是找到乙個隨機數，證明自己做了很多任務作（計算）。在ethash中，該隨機數稱為nonce，它需要滿足乙個公式：
rand(hash, nonce) ≤ maxvalue / difficulty
其中，以上引數中，在得到區塊頭的hash之後，只有nonce是未知的。
**公式的含義是，使用hash和nonce生成的雜湊值必須落在合法的區間。**利用下圖介紹一下，rand()函式結果取值範圍是[0, maxvalue]，但只有計算出的雜湊值在[0, maxvalue / difficulty]內，才是符合條件的雜湊值，進而該nonce才是符合條件的，否則只能再去尋找下乙個nonce。
以太坊可以通過調整difficulty來調節當前挖礦的難度，difficulty越大，挖礦的難度越大。當difficulty越大時，maxvalue / difficulty越小，合法的雜湊值範圍越小，造成挖礦難度增加。
雜湊值滿足條件的概率是p = (maxvalue / difficulty) / maxvalue = 1 / difficulty，礦工需要進行1 / p = difficulty次的判斷，才有可能找到乙個符合條件的nonce，當前以太坊難度為3241847139727150。
ethash挖礦的主要思想是，開啟多個執行緒去尋找符合條件的nonce，給每個執行緒分配乙個隨機數，作為本執行緒的nonce的初始值，然後每個執行緒判斷當前的nonce是否符合上面的公式，如果不符合，則把nonce加1，再次進行判斷，這樣不定的迭代下去，直到找到乙個符合條件的nonce，或者挖礦被叫停。
接下來介紹挖礦的幾個主要函式的實現，它們是：
挖礦的入口seal函式。
挖礦函式mine函式。
挖礦需要的資料cache和dataset。
rand()函式的實現hashimotofull和hashimoto。
seal是引擎的挖礦入口函式，它是管理崗位，負責管理挖礦的執行緒。它發起多個執行緒執行ethash.mine進行並行挖礦，當要更新或者停止的時候，重新啟動或停止這些執行緒。
mine函式負責挖礦。seal在啟動每乙個mine的時候，給它分配了乙個seed，mine會把它作為nonce的初始值，然後生成本高度使用的dataset，然後把dataset, hash, nonce傳遞給hashimotofull函式，這個函式可以認為是原理介紹中的rand隨機函式，他會生成雜湊值result，當result <= target的時候，說明雜湊值落在符合條件的區間了，mine找到了符合條件的nonce，使用digest和nonce組成新的區塊後，傳送給seal，否則驗證下乙個nonce是否是符合條件的。
dataset用來生成result，而cache用來生成dataset。至於如何使用dataset生成result在hashimoto()中講述，本節介紹如何生成dataset。
dataset和cache中存放的都是偽隨機數，每個epoch的區塊使用相同的cache和dataset，並且dataset需要暫用大量的記憶體。剛開始時cache是16mb，dataset是1gb，但每個epoch它們就會增大一次，它們的大小分別定義在datasetsizes和cachesizes，dataset每次增長8mb，最大能達到16gb，所以挖礦的節點必須有足夠大的記憶體。
使用cache生成dataset。使用cache的部分資料，進行雜湊和異或運算，就能生成一組dataset的item，比如下圖中的cache中黃色塊，能生成dataset中的黃色塊，最後把這些item拼起來就生成了完整的dataset，完成該功能的函式是generatedataset。
dataset.generate()是dataset的生成函式，該函式只執行一次，先使用generatecache()生成cache，再將cache作為generatedataset()的入參生成dataset，其中需要重點關注的是generatedatasetitem()，該函式是根據部分cache，生成一組dataset item，驗證pow的nonce的時候，也需要使用該函式。
hashimotofull功能是使用dataset、hash和nonce生成digest和result。它建立乙個獲取dataset部分資料的lookup函式，該函式能夠返回連續的64位元組dataset中的資料，然後把lookup函式、hash和nonce傳遞給hashimoto。
hashimoto的功能是根據hash和nonce，以及lookup函式生成digest和result，lookup函式能夠返回64位元組的資料就行。它把hash和nonce合成種子，然後根據種子生成混合的資料mix，然後進入乙個迴圈，使用mix和seed獲得dataset的行號，使用lookup獲取指定行的資料，然後把資料混合到mix中，混合的方式是使用雜湊和異或運算，迴圈結束後再使用雜湊和異或函式把mix壓縮為64位元組，把mix轉為小端模式就得到了digest，把seed和mix進行hash運算得到result。
pow的驗證是證明出塊人確實進行了大量的雜湊計算。ethash驗證區塊頭中的nonce和mixdigest是否合法，如果驗證通過，則認為出塊人確實進行了大量的雜湊運算。驗證方式是確定區塊頭中的nonce是否符合公式，並且區塊頭中的mixdigest是否與使用此nonce計算出的是否相同。
驗證與挖礦相比，簡直是毫不費力，因為：
時間節省。驗證只進行1次hashimoto運算，而挖礦進行大約difficulty次。
空間節省。驗證只需要cache，不需要dataset，也就不需要計算龐大的dataset，因此不挖礦的驗證節點，不需要很高的配置。
接下來介紹驗證函式verifyseal()，以及根據cache生成digest和result的hashimotolight()。
ethash.verifyseal實現pow驗證功能。首先先判斷區塊中的difficulty是否匹配，然後生成（獲取）當前區塊高度的cache，把cache和nonce傳遞給hashimotolight，該函式能根據cache, hash, nonce生成digest和result，然後校驗digest是否匹配以及result是否符合條件。
hashimotolight使用cache, hash, nonce生成digest和result。生成digest和result只需要部分的dataset資料，而這些部分dataset資料時可以通過cache生成，因此也就不需要完整的dataset。它把generatedatasetitem函式封裝成了獲取部分dataset資料的lookup函式，然後傳遞給hashimoto計算出digest和result。
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