比特币矿机是如何通过计算挖币的?

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2018.01.20 11:28* 字数 1792

区块链实质上是由一个个记录着交易信息的数据块链接而成的,生成一个新区块所需要完成的工作量证明,就是找到一个随机数,使得将这个随机数、上一个区块的哈希值、这个新区块的交易数据组成的字符串代入做哈希运算,所得到的哈希值符合目标难度要求。

哈希运算,简单来说,就是输入任意长度的字符串作哈希运算会得到一个较短的固定位数的字符串,称为这些输入信息的哈希值,并且不同的输入信息,哪怕是一个标点的不同,都会生成截然不同的哈希值。上一个区块的哈希值即是把上一个区块信息代入做哈希运算得到的唯一一个哈希值。

哈希值的表达是由0至9这10个数字以及abcdef这6个数字构成的,也就是说每一位有16种可能。而任何输入所生成的哈希值的表达是非常随机不可控的。具体的难度要求则是指限定一个哈希值表达的目标范围——哈希值开头连续多位数字是0。我们知道,随机代入数值,要实现开头1个字位是0的概率是1/16,而要实现开头8位都是0的概率则是1/2^ 32,也就是大约需要代入2^ 32个随机数才能够得到一个开头8位都是0的哈希值。所以记账节点们在耗费大量算力计算的过程,就是代入大量随机数进行哈希运算直到找到一个能够让其参与生成的哈希值实现要求数量的0作为开头。

而这个难度要求是根据全网算力的变化进行调整的,比特币网络共识每生成2016个区块后,全网节点重新评估算力水平确定新的难度要求,以保证找到一个目标随机数的时间大约是10分钟。

比特币的概念由化名为“中本聪”的网络极客在2009年提出,是一种不依靠特定货币机构发行,根据特定算法,通过大量计算产生的去中心化的数字货币。“可以这么理解,比特币系统是一个巨大的、不断更新的账本。每一页都叫做一个区块,按照时间顺序连起来,就叫做比特币的区块链。每10分钟新增一个区块,里面的内容是过去10分钟系统内发生的一些交易。每一笔交易都会完完整整记录在这个账本里,比特币就是账本里记录的钱。”孙小小解释道,“其实我们电子银行系统也是一个账本,支付宝也是账本,里面也记录了每个人的交易记录。但是比特币与银行、支付宝有所不同的是,比特币的交易信息不保存在中央服务器中,却保存在所有连接到比特币网络的电脑里。”在比特币的工作量证明机制下,比特币网络里任何人都可以争取记账权,谁先解决一道与记账相关的数学题谁就先记账。这种数学题有个特点——解起来很难,验证很容易。“假设解题是在扔3个骰子,谁扔出来点数小于5就对了,扔出来比较困难,但是验证却很简单,”孙小小用了一个近似的例子。

但是真实的题目并不是这么简单,其难度相当于1亿个骰子扔出小于1亿零50的数字,谁先扔出来,谁就获得记账权。此时,1亿零50就是个哈希值,扔骰子的过程叫做哈希碰撞,而挖矿算力的单位就是每秒钟多少次哈希碰撞。目前比特币全网算力达到236万万亿次哈希碰撞每秒,相当于20多万个50米长的标准游泳池里面水滴的数目。但即便是这么大的算力,也需要10分钟左右才能碰撞到一个符合要求的哈希值。“矿工”的任务就是参与争夺记账权,他们24小时不停地进行哈希碰撞,这个过程叫做“挖矿”。之所以有这个动力,是因为谁记账,最新生成的比特币就奖励给谁。但是记账的奖励是递减的,比特币诞生之初,每记一页账本,账本的内容是10分钟内系统产生的几十笔交易,就能拿到50个比特币,但是按照中本聪的算法,后来记一页奖励25个,依次递减,就像挖金子一样,一开始挖得多,后来越来越少。每次新增奖励减少一半的时间点,就叫做比特币产量减半。 “挖矿”主要有四种作用:一是发行了新的可以流通的比特币;二是确认交易,记账;三是增加账本一页,也就是打包交易形成“矿”;四是通过工作量证明机制,让比特币账本无法被人随意篡改。 “有人说挖比特币太耗电了,完全是没意义的,但目前比特币系统市值已经100多亿美元了,按照现在比特币价格来算,每年新挖出来的比特币市值在6亿美元以上,另外比特币挖矿解决了一个弃电的问题,中国2015年弃电500亿度,目前很多大型矿场在中国,我们的矿场在西藏和四川,解决了当地很多弃水弃电,”孙小小认为自己的工作是“一根网线搞定”很多地区能源过剩,无法消耗的问题,“就地解决,转化成比特币,把价值传送给世界,连铺设电网的钱都省了。”

从客观效果上来讲,挖矿是在维护整个比特币网络的稳定运行,保障整个网络的稳定,这就是挖矿的意义!

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日记本
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