挖比特幣是什么原理(什么是比特幣挖掘及其工作原理?)

中本聰對比特幣愿景的核心是挖掘，這是一個既能保護網絡，又能鼓勵參與的過程。看看它是怎么運作的。

簡單地說 比特幣挖掘是向比特幣的公共區塊鏈添加和驗證交易塊的過程。 比特幣使用的是“工作量證明”共識機制，這種機制要求礦商拿出昂貴的采礦硬件和電力來作出承諾。 礦工們為了解開一個復雜的密碼難題而競爭，他們得到的獎勵是新鑄造的比特幣。

比特幣挖掘是將交易塊添加到公共區塊鏈并進行驗證的過程。這也是創造新比特幣的過程——一種既能確保區塊鏈完整性，又能鼓勵人們參與網絡的機制。 礦業公司競相在區塊鏈增加新區塊。開采比特幣需要礦商做出實質性承諾；這是一項昂貴而耗時的任務，也是加密貨幣發揮作用和人們對其合法性抱有信心所必需的。

自中本聰創造比特幣十多年以來，大多數人都聽說過采礦。但這到底意味著什么——你該如何挖掘比特幣？

什么是比特幣挖礦？

開采比特幣不像在地下深處挖掘黃金或煤炭。它指的是驗證使用比特幣進行的交易。礦工是那些維護和審計支持加密貨幣的區塊鏈網絡的個人或公司。 他們通過完成已核實交易的“塊”來做到這一點，這些交易被添加到區塊鏈中；當一名礦工完成一個區塊時，他們會獲得比特幣獎勵。

大約每四年，開采比特幣的回報就會減半，這一事件被稱為“減半”。2020年5月，街區獎勵從每街區12.5 BTC降至6.25 BTC。 比特幣的開采已經不像以前那么便宜了，但這仍然不妨礙投資者開展這項活動。比特幣的整體回報是通過合法化和監控網絡來推動加密貨幣交易的激勵。由于這一責任由世界各地的許多用戶承擔，比特幣是一種去中心化的加密貨幣，這意味著它不依賴政府或銀行等中央權威機構來保證其可信度。

比特幣為什么需要礦工？

挖掘實際上是一個審計和驗證比特幣交易的過程，以防止“重復支出”的問題。雙重消費是指擁有加密貨幣的人試圖兩次消費同一枚硬幣。有了實物貨幣，你就不能用20英鎊在酒吧里買一杯飲料，然后又用同樣的20英鎊去商店買東西。

有了加密貨幣，就存在這樣一種風險:持有比特幣的人可能會制作一份比特幣拷貝，然后把它送給商家，而不是真的送給商家。在現實世界中，收銀員會盯著一張20美元的鈔票，以確保它不是偽造的——而這正是比特幣挖礦者試圖對加密貨幣做的事情；他們正在檢查以確保交易沒有進行兩次。

比特幣的挖掘過程是什么？你能用它做什么？

比特幣使用一種被稱為“工作證明”的共識機制。

挖掘比特幣的過程如下:

?的一臺礦工計算機被稱為節點，它將過去十分鐘內的單筆比特幣交易收集并打包成一個區塊。 這個節點與網絡中的其他節點競爭，以解決一個復雜的密碼問題，成為第一個為區塊鏈驗證新區塊的節點。

第一個解決問題的礦工將他們的成功廣播到整個網絡。

其他節點然后檢查他們的解決方案是否正確。如果正確，則新塊被添加到區塊鏈，并且整個過程再次開始。

由于這家礦業公司是第一家解決這個問題的公司，所以它可以獲得比特幣作為獎勵。

比特幣挖掘硬件在塊頭上運行加密哈希函數。 這意味著每個挖掘器使用來自節點的內存池(mempool)的未確認事務創建一個“候選塊”。此區塊包括概述區塊內部的數據的區塊標頭，連同對區塊鏈中的現有區塊的參考及現時(“僅使用一次的數字”)。在比特幣中，現時是介于0和4，294，967，296之間的整數。

然后，這個塊頭通過SHA256散列函數；如果得到的數字高于當前目標散列，則挖掘器調整現時值并再次嘗試。礦工每秒鐘要做成千上萬次。難度目標為256位數字；每2016個區塊(大致每兩周)調整一次，以確保平均每10分鐘開采一個區塊。 如果幸運礦工的散列函數拋出的結果低于當前的目標散列，則塊廣播到網絡。

每個節點檢查塊頭部散列以滿足目標，并且如果被確認，則新挖掘的塊被添加到區塊鏈。礦工獲得比特幣作為報酬；這種憑空產生新比特幣的交易稱為“coinbase交易”，包含在候選區塊中。 這些獎勵可以激勵員工參與，讓公司運轉得更順暢。 硬幣的發行速率由采礦代碼設定，以確保采礦者贏得區塊的時間始終約為10分鐘。這樣做是為了保護系統，防止挖礦者創建自己的比特幣。

每次開采比特幣，加密問題都會變得更加難以解決，這意味著開采商需要更高的散列率才能成功獲得區塊獎勵。這意味著需要更高的計算能力才能獲得同樣數量的加密貨幣。 第一批比特幣挖礦者用他們計算機的CPU來完成加密問題。不久，礦商發現圖形處理單元(GPU)比CPU更有效，引發了采礦硬件的軍備競賽。現在，比特幣挖礦商使用的是專用集成電路(ASIC)挖礦機這種專用硬件，不過以太坊和其他加密貨幣的挖礦商仍在使用GPU，這導致了顯卡的短缺。

解決加密問題對于保護比特幣網絡免受攻擊是必要的。在區塊鏈逆轉交易需要整個網絡51%的計算能力。這確保了任何攻擊都是困難和無意義的，因為攻擊者必須擁有比任何人都多的采礦硬件。 中國對比特幣挖礦的打擊，以及其他 隨著比特幣挖礦的成熟，個人挖礦者的準入門檻提高了。現在，大多數采礦都是由礦工“池”進行的，這些礦工組合他們的資源，并試圖使用他們累積的計算能力來賺取比特幣獎勵。

直到2021年年中，大多數礦池都位于中國。這種情況在2021年5月發生了變化，當時中國國務院將比特幣挖礦納入了需要監控的金融風險清單。這標志著中國全國范圍內全面打擊加密采礦的開始，這是由中國對碳中和的承諾以及即將推出的數字人民幣(央行數字貨幣和比特幣的競爭對手)推動的。

隨后，包括內蒙古、新疆、青海、云南和四川在內的省級政府實施了一系列采礦禁令，導致比特幣采礦散列率暴跌。自那以后，中國礦商轉移到了包括哈薩克斯坦在內的國家，而其他國家的礦商填補了空缺，結果是到2021年10月，美國已經取代中國成為世界上最大的比特幣開采市場。

礦工受電價影響很大，因為工作證明采礦使用大量電力；許多礦商為了充分利用廉價的電力，搬遷了他們的業務。 你知道嗎？ 比特幣的供應量上限為2100萬。當2140年左右，2100萬BTC全部被開采時，采礦者將獲得交易費獎勵。 比特幣采礦因其高能耗而受到批評，2021年的能耗約為11.8吉瓦或103.31太瓦時——超過12座核電站的產出。

一些加密貨幣的支持者認為，它的功能是作為一種“能源貨幣”，鼓勵使用剩余能源；事實上，美國和伊朗的幾家發電廠正在利用剩余的天然氣進行大規模的比特幣采礦作業。其他礦業公司正在尋求核能。薩爾瓦多政府于2021年將比特幣定為法定貨幣，甚至已經開始利用火山的地熱能開采比特幣。 比特幣總能耗中有多少來自可再生能源的數據各不相同，估計從39%到75%不等(盡管更高的估計通常來自加密行業的公司)。比特幣礦工目前產生的碳足跡相當于孟加拉國。

受到這種批評的刺激，一些加密貨幣正在從工作共識證明機制轉向一種被稱為利益證明(PoS)的系統。 代替礦工，股權加密貨幣的證明有驗證器。這些驗證者將他們的加密貨幣押在打賭哪個區塊將被添加到鏈的旁邊。如果成功，驗證者將獲得與他們下注成比例的獎勵。以太坊是市值僅次于比特幣的第二大加密貨幣，隨著以太坊2.0的升級，它正在轉向股權證明模式。 然而，比特幣仍然堅持十多年前中本聰在最初的比特幣白皮書中支持的行之有效的共識模型。