详细讲解如何获得比特币 比特币挖矿

文章指南：

一、什么是挖矿

2. 如何证明谁的工作量最大

3. 什么是工作量证明（POW）

4. 挖矿是一场接力赛

5.总结

一、什么是挖矿

如果你还不了解区块链，可以参考不懂技术？ 老司机带你轻松了解区块链知识。 比特币网络中传播着大量的交易信息。 既然没有中心化的统一服务，那么谁来确认这些交易的合法性并达成统一的共识呢？ 我们可以想想支付宝这种中心化服务是如何解决这两个问题的。 支付宝实际上是买卖双方之间的中间担保。 资金转给卖家，保证不会出现一方作弊或不接受账户的问题。

但是比特币网络中没有像支付宝那样的担保作用，那么它是如何实现正常交易的呢？ 其实答案也很简单，就是网络中的所有全节点共同决定交易是否合法，共同维护同一个账本，确保交易不被违反和篡改。

这就好比让10个人共同见证两个人的交易，共同确认交易的合法性。 同时，每个人维护一个账本，交易记录在每个人维护的同一套账本中。 如果有人想违约或篡改交易数据，他需要同时更改至少6个人的账本（少数服从多数）。 否则，如果他只是改了自己的账本，很容易被别人看出他的作弊行为。 想一想骗人偷铃的故事。

说到比特币世界的挖矿，挖矿就是比特币世界的矿工确认每笔交易是否合法（如何确认交易是否合法，可以参考一篇文章了解比特币交易的全过程），并将合法的交易写入统一的公共账本，同时奖励一定数量的新增比特币和交易手续费。 奖励是为了鼓励更多的矿工加入进来，保证某个节点不会被任意垄断。 至于奖励给哪个矿工，就看谁的工作量大了。 在比特币的世界里，是通过共同解决某个数学问题来证明工作量。

这就好比在鼓励竞争的市场经济中，每个企业为了生存都会尽最大努力提供更好的服务和产品，这样就更不容易出现垄断和腐败，竞争的结果促进了资源的有效配置。资源。 社会整体财富将不断增长，最终惠及所有人。 当然，最大的受益者是对社会贡献最大的企业家。

在计划经济体制下，一切生产安排和资源配置都掌握在少数人手中。 权力过度集中必然导致腐败，不利于资源的合理配置。 从长远来看，赤贫只能是绝大多数人的常态，受益最大的往往是资源多的人。 想想改革开放前后的中国，就可以理解计划经济和市场经济的不同效果。

总结起来，挖矿就是矿工主动确认交易是否合法，并将合法交易写入共同维护的账本，以获得新发行的比特币和交易手续费奖励的过程。 奖励是为了保证矿工有更多的积极性，避免权力集中在少数人手中。 同时，奖励也是比特币发行的唯一途径。

2. 如何证明谁的工作量更大

刚才说到挖矿的奖励会给工作量最大的人，那么如何证明谁的工作量最大呢。 其实也很简单，就是大家一起解同一道数学题。 这道数学题需要一定的计算量才能解决，最先得到答案的矿工就是最后的赢家，分享最后的奖励。

相信大家都玩过数独游戏（没玩过的同学请自行搜索游戏规则），简单来说就是每一行每一列都必须出现数字1-9，每个小九格网格也必须有 1-9 ，每个数字在每一行，每一列，每个小九格中只能出现一次。 游戏开始时只会给出有限的位置，其他位置需要计算分析才能得到正确的数字。

计算分析每个位置的数字还是要花很多功夫的，不过填好之后验证是否正确就容易多了。 只看横行、竖行、小九格是否没有重复的数字。

比特币挖矿的数学题也有这样的特点，就是计算起来很麻烦，但验证起来却很简单。 当然，挖矿的数学题不是解一道数独题，而是计算一道概率题。

让我们先来看一个简单的骰子游戏。 如果有两个骰子，如果我说掷一个总和小于等于12的骰子组合，你肯定会说这不简单。 随便扔，任何组合都必须小于等于12，一点难度都没有。 嗯比特币挖矿到底在计算什么，如果我把条件设置成小于等于8，不一定每次都抛，它的概率是0.72； 如果我把条件设的小一些，如果是4，那么扔出去的可能性会进一步降低，概率是0.11。 （这里大家默认会计算概率，如果不理解，只需要知道概率是不断递减的，想想真实场景，这个应该不难理解）

3. 什么是工作量证明（POW）

了解了骰子游戏之后，再介绍挖矿的POW Proof-Of-Work算法就很简单了。 这里的难度目标和Nonce是挖矿相关的参数。 我们都知道，比特币网络平均每10分钟产生一个新的比特币，也就是说平均挖矿时间为10分钟。 也许你会问如何保证正好是10分钟。 其实答案很简单比特币挖矿到底在计算什么，就是控制好数学题的难度。 如果一个人的解题速度在不断提高，那么我只需要增加问题的难度，就可以保证他的答题时间大致恒定。

在比特币世界中，解决问题的速度与计算机的计算能力直接相关。 想想今天的计算机和 20 年前的计算机解决同样复杂的数学问题。 谁先计算出来，我想你也一定同意，今天的计算机是第一个找到答案的。 如果我告诉你，谁先解出答案，谁就会得到丰厚的奖励。 大家一定会想尽办法提高电脑的性能。 赚取奖励。

说到difficulty target和Nonce这两个参数，挖矿的话题就是这个。 每个区块头都有一个唯一的哈希值。 现在我要求你加上一个随机数（一般是从零开始递增），然后计算这个结果的哈希值，直到得到的哈希值小于某个数，而这个数是用一个常数除以上面的难度目标。

如果你了解上面的骰子游戏，你应该能够理解这道题。 其实就是通过不同的数不断计算hash值，直到答案小于某个目标数。 目标数越小，难度越大。 就像上面的骰子，结果越小，就越不可能被掷出。 而这个目标数是由难度目标决定的。 难度目标数越大，划分后得到的目标数越小。

Nonce计数器主要是统计一共计算了多少次，就像掷骰子一样。 虽然可以一下子抛出需要的数，但是一定要经过多次平均后才符合概率统计，这样其他矿工才能根据Nonce数的大小来使用。 再次确认矿工是否作弊。

至此，您应该已经了解了工作量证明算法的一般逻辑。 它本质上是在问一个概率问题。 谁先算出谁就赢，奖励就归谁。 难度会根据答题速度动态调整，这个难度由上面的难度目标值决定，保证平均每10分钟完成一次挖矿。

4. 挖矿是一场接力赛

一旦一个矿工挖矿成功，按照数独游戏的逻辑，其他矿工可以快速验证是否成功。 一旦验证通过，他们会将区块放入他们维护的区块链中，并快速投入到下一次挖矿中。 我的，毫不犹豫。 如此激烈竞争的结果是每个矿工都在不断提升自己电脑的性能。 于是，大家的挖矿设备也在不断升级，以至于现在的矿场都靠近发电厂，使用最先进的专用挖矿设备。 我的芯片。

这里其实还有一个问题，就是如果两个矿工同时计算结果怎么办？ 这时候就会出现分叉，也就是说区块链的末端区块出现了分歧。 其实这只会暂时出现，不会长期存在。 原因是一旦其他矿工确认挖矿成功，就会投入下一次挖矿。 如果其他矿工再次挖矿成功，这个区块链就会比另一个区块链多一个区块。 区块链的原则是只承认最长的链接，所以另一个挖矿成功的矿工很快就会丢弃前一个区块，以最长的区块链为准。

并且奖励只有在得到大多数矿工的认可后才有效。 毕竟账本是所有人共同维护的。 只有大多数人的账本认可了你的挖矿结果才有效。 因此临时分叉不会影响最终的奖励。 事实上，10分钟的挖矿时间也是比特币之父“中本聪”在效率和共识之间的平衡。

看到这里，也许你就会明白为什么说挖矿会浪费大量的算力和电费，因为往往只有一个赢家，其他矿工相当于忙碌的工作，但他们的电脑已经被用来计算了。 电力和相应的电力就这样被浪费了。

这大概就是维持民主化的代价吧。 如果让中心化节点统一确认交易并写入公共账本，腐败很容易滋生。 这也不符合中本聪最初的去中心化设计。 概念，但依靠挖矿来决定输赢会导致资源浪费。 只能说，凡事都有成本和成本。 只要收益大于成本，这件事就有价值。 与比特币目前的价格相比，计算出来的电费还是划算的多。

5.总结

这都是关于比特币挖矿的。 我不知道你是否明白。 综上所述，矿工们将一定数量的交易打包到同一个区块中，然后共同计算同一个数学题来决定谁的区块链是标准的，谁将赢得新发行的比特币和交易手续费。 这种依靠竞争来解决交易共识的问题，避免了单个节点垄断全网的风险，让全网形成良性竞争。

当然，随着全网算力的提升，篡改的难度会越来越大，因为你需要更改至少51%的全节点的账本，这就需要你的算力在至少是其他 51% 的全节点的总和。 这个难度现在已经到了难以想象的地步，即使能够做到，电费成本也会让篡改者权衡这样做是否划算。 这都是关于比特币挖矿的。 我不知道你是否明白。 综上所述，矿工们将一定数量的交易打包到同一个区块中，然后共同计算同一个数学题来决定谁的区块链是标准的，谁将赢得新发行的比特币和交易手续费。 这种依靠竞争来解决交易共识的问题，避免了单个节点垄断全网的风险，让全网形成良性竞争。

当然，随着全网算力的提升，篡改的难度会越来越大，因为你需要更改至少51%的全节点的账本，这就需要你的算力在至少是其他 51% 的全节点的总和。 这个难度现在已经到了难以想象的地步，即使能够做到，电费成本也会让篡改者权衡这样做是否划算。 这都是关于比特币挖矿的。 我不知道你是否明白。 综上所述，矿工们将一定数量的交易打包到同一个区块中，然后共同计算同一个数学题来决定谁的区块链是标准的，谁将赢得新发行的比特币和交易手续费。 这种依靠竞争来解决交易共识的问题，避免了单个节点垄断全网的风险，让全网形成良性竞争。

当然，随着全网算力的提升，篡改的难度会越来越大，因为你需要更改至少51%的全节点的账本，这就需要你的算力在至少是其他 51% 的全节点的总和。 这个难度现在已经到了难以想象的地步，即使能够做到，电费成本也会让篡改者权衡这样做是否划算。

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