尔雅科普（三）比特币挖矿的不完全原理

注意：当你第一次接触比特币的时候，当你想和别人交流的时候挖比特币的原理是什么，你面对的第一个概念可能就是挖矿。 那么，挖矿的原理是什么？ 如何使用挖矿产生比特币？

每个人都应该熟悉权力下放的概念。 打麻将的著名例子，四个人打麻将，绝对不需要中央调度部门，只要四个人遵守规则，体力允许，就可以继续打下去。

关于比特币，首先我们想一下，是不是每个区块链上都可以发行数字货币？ 这就涉及到区块链的基础作用，就是实现社会价值在区块链上的自由流通（类比互联网的基础作用：实现信息的自由流通）。

比如汽车行业可以开发汽车链，二手房交易可以开发房链，养猪行业可以开发母猪链等等。 车子、房子、母猪……要想在各自的链上自由流通，从A的名字到B的名字，或者从C的名字到D的名字，就得有个措施。

规模之大，每条链条都可以比作一个国家。 每个国家都有自己的货币体系吗？ 这样一想，大概就明白了，每条链都可以发行自己的货币体系，发行数字货币的目的就是促进链上资产的顺畅流通。

数字货币的发行模式是什么？

在区块链上发行数字货币主要有两种形式。 一是以国内NEO为例，在创建系统时，创世块中一次性预置了1亿个NEO。 借助ICO，用户可以直接用人民币认购和持有。 这种模式更类似于央行发行人民币。

另一种方式类似于淘金。 它就像比特币。 参与者消耗自己的算力，通过挖矿换取比特币。 由于比特币系统是完全开源的，所以这套开源代码包含了挖矿功能。 编译部署这组代码，添加到比特币网络，开启挖矿功能，你的主机就开始挖矿了。

在比特币系统中，算法动态调整全网节点的挖矿难度，保证每10分钟就有一个节点成功挖矿； 一旦有人挖矿成功，比特币系统就会奖励一定数量的比特币。

具体安排如下：前四年，每人挖矿成功获得25个比特币，每四年减半：即后四年挖矿成功的奖励为12.5，然后奖励每四年减半。 未来四年奖励6.25，以此类推。 2140年左右，区块链发行，大约2100万个比特币，这是比特币的总量。

综上所述，挖矿就是比特币的发行方式。 在比特币系统中，数字货币的发行是通过挖矿的方式完成的。 发行数字货币的过程就是矿工竞争挖矿的过程。

每10分钟挖比特币的原理是什么，谁先挖矿，谁就获得比特币奖励。 这个奖励的过程就是发行比特币的过程； 每个挖矿节点在利益的驱使下，不断想办法更快地挖矿，从而催生了市面上各式各样的矿机。

真正让新手疑惑的是，挖矿过程实际上并没有创造任何社会价值，甚至为此消耗了大量宝贵的电力。 你为什么这么做？

挖矿背后的经济原理被称为工作量证明（POW：proof of work）算法。 该算法由两位经济学家于1993年提出，其目标是防止滥用服务或资源。 ，并采取了有效的封锁经济策略。

POW 算法的一个著名应用是 Google Mail 的反垃圾邮件系统。 谷歌是这样做的：要求对方向谷歌邮件服务器发送邮件的服务器先完成一定量的计算任务，而这个计算会消耗对方服务线程2到3秒的时间。

2到3秒，如果一个人在发邮件，完全可以忍受； 但如果是发送垃圾邮件的脚本程序，他就根本无法忍受，因为垃圾邮件脚本需要做的是每秒几千封邮件。 密封寄出。

中本聪在设计和实现比特币系统时，是如何使用POW算法发行比特币的呢？ 比特币每 10 分钟发行一次。 网络中有数万个节点。 谁应该发行硬币？

根据 POW 算法的思想，中本聪对比特币系统中的每个节点提出了一个问题。 挖矿算法首先构造一个区块头（BlockHeader），每个区块头的数据结构中都有一个Nonce字段。 中本聪设计要解决的问题是：在其他字段的值不变的前提下，通过不断调整Nonce的值来计算Hash来计算BlockHeader结构的值。 要求找到一个Nonce值，使得计算出的哈希值小于或大于一个固定值，这个固定值在BlockHeader结构中也是用Bits来标记的。

由于hash算法是不可逆算法，结果（hash值）无法传递，将原文颠倒过来。 每个参与节点只能采用穷举法，即从1、2、3、4、5……开始，不断向后尝试。 在这个过程中，考验的是矿机的CPU计算速度。 如果计算速度快，Nonce值很快就可以得到。 他把Nonce值放在结构体中，通过P2P网络进行广播。

各系统节点收到后，简单验证Nonce值合法、符合要求，达成共识：认为挖矿成功。 对于那些已经计算到一半的节点，如果有人已经计算过了，就只能放弃这种穷举。 重启挖矿过程就是寻找下一个区块头的Nonce值。

总结起来，挖矿就是一个计算机（或者专用矿机）不断枚举Nonce值，通过穷举法计算Hash值的过程。 谁先找到谁就是幸运者，即挖矿成功。

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