挖礦 比特幣(Bitcion 第7章-比特幣挖礦如何運作)

當您聽說比特幣“挖礦”時，您會設想從地下挖出硬幣。但是比特幣不是實體的，為什么我們稱它為挖礦呢？

類似于金礦，比特幣存在于協議的設計中，就像黃金存在于地下一樣，但它們還沒有被曝光，就像黃金還沒有被挖掘出來一樣。

比特幣協議規定，在某個時候最多會存在 2100 萬個比特幣。礦工所做的就是將它們帶入光明中，一次幾個。一旦礦工完成所有這些硬幣的開采，除非比特幣協議發生變化以允許更大的供應量，否則不會有更多的硬幣推出。礦工通過創建經過驗證的交易塊并將其包含在區塊鏈中而獲得交易費用。

要了解比特幣挖掘的工作原理，讓我們回溯一下并談談節點。節點是運行比特幣軟件并完全驗證交易和區塊的功能強大的計算機。由于比特幣網絡是去中心化的，這些節點共同負責確認待處理的交易。

任何人都可以運行節點——您只需下載免費的比特幣軟件。缺點是它會消耗能源和存儲空間——寫入時的網絡需要數百 GB 的數據。節點在網絡中傳播比特幣交易。一個節點將向它知道的幾個節點發送信息，誰將信息轉發給他們知道的節點，等等。這樣，待處理的事務最終會很快在整個網絡中傳播。

有些節點是挖礦節點，通常稱為礦工。這些將未完成的交易分成塊并將它們添加到區塊鏈中。他們怎么做到的？通過解決作?為比特幣程序一部分的復雜數學難題，并將答案包含在塊中。

需要解決的難題是找到一個數，當它與塊中的數據組合并通過哈希函數（將任意大小的輸入數據轉換為固定長度的輸出數據，產生在一定范圍內的結果）范圍。

對于瑣事愛好者來說，這個數字被稱為“nonce”，是“number used once”的縮寫。在區塊鏈中，nonce 是一個介于 0 到 4,294,967,296 之間的整數。

他們如何找到這個數字？通過隨機猜測。散列函數使得無法預測輸出是什么。因此，礦工猜測神秘數字并將哈希函數應用于該猜測數字和塊中數據的組合。生成的散列以一定數量的零開始。沒有辦法知道哪個數字會起作用，因為兩個連續的整數會產生千差萬別的結果。更重要的是，可能有幾個隨機數產生了想要的結果，也可能沒有。在這種情況下，礦工會繼續嘗試，但使用不同的塊配置。

計算難度（哈希字符串開頭所需的零個數）經常調整，因此處理一個區塊平均需要10分鐘左右。

為什么是10分鐘？這是比特幣開發者認為穩定和減少新幣流所需的時間，直到達到 2100 萬的最大數量（預計在 2140 年的某個時間）。

第一個在所需范圍內獲得結果哈希的礦工向網絡的其余部分宣布其勝利。所有其他礦工立即停止該區塊的工作，并開始嘗試找出下一個區塊的神秘號碼。作為對其工作的獎勵，勝利的礦工獲得了一些新的比特幣。

在撰寫本文時，獎勵為每個區塊 6.25 個比特幣，2020 年 6 月價值約 56,000 美元。

然而，這筆交易并不像聽起來那么輕松。有很多挖礦節點在爭奪這個獎勵，你擁有的計算能力越強，你可以執行的猜測計算越多，你就越幸運。

此外，成為挖礦節點的成本相當可觀，不僅因為需要強大的硬件，還因為這些處理器消耗大量電力。

并且，作為解決謎題獎勵的比特幣數量將會減少。現在是 6.25，但每四年左右減半（下一次預計在 2024 年）。比特幣相對于電力和硬件成本的價值在未來幾年可能會上漲，以部分彌補這種減少，但并不確定。

如果你已經做到了這一步，那么恭喜你！關于該系統還有很多需要解釋的地方，但至少現在您對編程天才的大致輪廓和概念有了大致的了解。我們第一次擁有一個系統，允許以去中心化、免信任和防篡改的方式方便地進行數字傳輸。