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文/鶴蘭
上篇我們談過比特幣的誕生背景，知道了幣為何而來瓶您，那它底層的區(qū)塊鏈技術(shù)又是如何將一個(gè)個(gè)區(qū)塊創(chuàng)造出來并形成鏈的？所謂的挖礦又是怎么一回事呢萧福？讓我們帶著問題來一場(chǎng)追根溯源一屋。
1、為什么要挖礦骑素？
比特幣的誕生使交易信息可以被全網(wǎng)記錄驗(yàn)證成為可能炫乓，無論是小到你跟你好朋友借了5元錢，還是大到商業(yè)貿(mào)易中動(dòng)輒幾十萬的交易，都可以被記錄在鏈末捣。你可能會(huì)有疑惑侠姑，這些交易信息誰負(fù)責(zé)記錄下來的呢？別人又為什么肯心甘情愿去做記賬人呢箩做？記下的帳如果不對(duì)怎么辦莽红？
這就是挖礦的原因。所謂挖礦邦邦，其實(shí)就是將一段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)上所有交易信息進(jìn)行打包安吁，然后把這些交易信息存在區(qū)塊中，當(dāng)然燃辖，這些負(fù)責(zé)記錄的人不會(huì)白白記錄柳畔，會(huì)得到一些獎(jiǎng)勵(lì)----比特幣和實(shí)際交易過程中的手續(xù)費(fèi)，這也是挖礦的意義郭赐。
可以說薪韩，有交易產(chǎn)生，就需要人來記錄交易捌锭，要想有人來記錄交易俘陷，就要給這批人一些獎(jiǎng)勵(lì)，俗話說观谦，有錢能使鬼推磨拉盾，也是這個(gè)道理。
2豁状、如何挖礦捉偏？
1）挖礦過程
我們先用一個(gè)簡單的記賬場(chǎng)景來理解下挖礦的過程：
假如從現(xiàn)在開始，10分鐘過去了泻红，在這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了很多交易信息夭禽，想要記賬的很多人都虎視眈眈盯著這筆交易出來，因?yàn)橛浵逻@筆賬就能得到比特幣的獎(jiǎng)勵(lì)谊路。但每個(gè)人記賬前還需要算一道數(shù)學(xué)題讹躯，誰先解出答案才能獲得記賬權(quán)。于是缠劝，第一個(gè)最快解出答案的人潮梯，向其他人大喊一聲：“我已經(jīng)解出答案了！”然后把記賬的結(jié)果發(fā)給其他人惨恭，其他還在計(jì)算的人便停下來秉馏，開始驗(yàn)證記的結(jié)果，驗(yàn)證通過脱羡，記賬的人就會(huì)得到錢的獎(jiǎng)勵(lì)萝究。
而真正的挖礦原理會(huì)更復(fù)雜些：
由上篇文章我們知道比特幣底層技術(shù)是區(qū)塊鏈母廷，區(qū)塊鏈又是由區(qū)塊組成，而每個(gè)區(qū)塊中又由區(qū)塊頭+區(qū)塊體構(gòu)成糊肤。
區(qū)塊頭中通常包含前一個(gè)區(qū)塊的哈希散列值、Merkle根氓鄙、時(shí)間戳馆揉、難度目標(biāo)、以及一個(gè)填充的隨機(jī)值抖拦。區(qū)塊體中常有近400多個(gè)交易信息升酣。
比特幣挖礦的過程就是一個(gè)包含著交易信息的區(qū)塊產(chǎn)生的過程，一個(gè)區(qū)塊的產(chǎn)生包含著它區(qū)塊頭中哈希值被解出的隨機(jī)值的過程态罪。
具體的過程是這樣的：
每隔10分鐘噩茄，網(wǎng)上一些交易信息產(chǎn)生，礦工們先將交易信息打包成一個(gè)區(qū)塊复颈，然后開始算它的哈希值绩聘。算出來的話，通過全網(wǎng)傳播給別的礦工耗啦，別的礦工停止計(jì)算凿菩，開始驗(yàn)證，驗(yàn)證正確的話帜讲，選擇接受這個(gè)區(qū)塊衅谷，記錄到自己的賬本中，然后進(jìn)行下一個(gè)區(qū)塊的競(jìng)爭(zhēng)猜謎似将，而這個(gè)包含著新交易信息的新區(qū)塊获黔，掛到上個(gè)區(qū)塊后面。同時(shí)在验，礦工獲得一定的比特幣獎(jiǎng)勵(lì)玷氏，后期還會(huì)有交易費(fèi)。
如果驗(yàn)證未通過腋舌，或者礦工有作弊行為预茄，都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證不通過，直接丟棄其打包的區(qū)塊侦厚，作弊的節(jié)點(diǎn)耗費(fèi)的成本就白費(fèi)了耻陕，因此巨大的挖礦成本，也使得礦工自覺遵守共識(shí)協(xié)議刨沦，從而保證安全诗宣。
2）挖礦工具
傳統(tǒng)挖礦中，煤礦工人需要揮動(dòng)鐵鍬想诅、戴著探照燈進(jìn)行召庞，而比特幣挖礦中岛心，這種工具叫挖礦機(jī)，其實(shí)就是計(jì)算的電腦篮灼。這類電腦一般有專業(yè)的挖礦芯片忘古，多采用燒顯卡的方式工作，耗電量較大诅诱。
一開始髓堪，參與挖礦的人少，需要算力小娘荡，很多人用一臺(tái)普通電腦就可以計(jì)算出哈希值解的結(jié)果干旁。
后來隨著比特幣價(jià)格暴漲，礦工人數(shù)增加炮沐，挖礦過程中需要的算力增大争群，挖礦難度上升，開始出現(xiàn)專業(yè)礦機(jī)大年，當(dāng)把很多礦機(jī)集合在一起换薄，就成了專門挖礦的礦場(chǎng)。
而礦池的概念是翔试，建一個(gè)平臺(tái)专控，所有有計(jì)算能力的人都可以參與進(jìn)來，當(dāng)?shù)玫姜?jiǎng)勵(lì)遏餐，按每個(gè)人的計(jì)算力高低分配獎(jiǎng)金伦腐。
3、挖礦相關(guān)概念
a：工作量證明
工作量證明(Proof Of Work失都，簡稱POW)柏蘑，簡單理解就是一份證明，用來確認(rèn)你做過一定量的工作粹庞。在做一份工作中咳焚，記錄整個(gè)過程的工作量效率很低，而通過對(duì)工作結(jié)果考量證明你的工作量庞溜，就會(huì)更高效革半。如現(xiàn)在招聘方通過你的學(xué)歷證書作為你能力的考量等。
在比特幣挖礦中流码，工作量的證明常指算力又官。什么是算力？就是我們上面提到的解出哈希隨機(jī)值的計(jì)算能力漫试，算的越快六敬，最先解出答案，我們就稱之為算力越大驾荣，算力越大外构，才能在挖礦中更大概率獲得獎(jiǎng)勵(lì)普泡。例如求2的n次方等于多少，越快得出結(jié)果的算力就越強(qiáng)审编。
b：哈希函數(shù)（Hash Function）
在挖礦過程中撼班，我們說礦工需要解一些題才能通關(guān)，這個(gè)計(jì)算題指的就是哈希函數(shù)垒酬。
哈希函數(shù)砰嘁，也稱為散列函數(shù)，給定一個(gè)輸入x伤溉，它會(huì)算出相應(yīng)的輸出H(x)。
對(duì)于比特幣這種加密系統(tǒng)所使用的哈希函數(shù)妻率，它有如下特點(diǎn)：把變長轉(zhuǎn)換為定長乱顾；計(jì)算容易倒推難；哈希值對(duì)細(xì)節(jié)敏感（輸入值稍微改變輸出值大不一樣）宫静。
scalers老師用了一個(gè)很通俗易懂的類比：哈希函數(shù)就像一個(gè)有特異功能的榨汁機(jī)走净，無論你丟進(jìn)去多少種水果，榨出來的果汁總是一杯孤里；一旦換了一種水果伏伯，榨出來的果汁口感和顏色完全不一樣。
這些特點(diǎn)使得區(qū)塊鏈中的交易信息不易篡改捌袜、具有匿名性成為可能说搅。
c：通貨緊縮的比特幣
比特幣之所以被人們成為通貨緊縮幣，是因?yàn)樗偭恐挥?100萬枚虏等，大概到2140年后區(qū)塊不再產(chǎn)生新幣弄唧；每四年產(chǎn)量減少一半。
從第一塊比特幣問世后的初始四年霍衫，礦工創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)其50枚候引，另外還有交易費(fèi)。比特幣每四年減半后敦跌，到現(xiàn)在礦工一次獎(jiǎng)勵(lì)減少到12.5枚澄干。當(dāng)全部的比特幣被發(fā)行出來后，礦工礦工就只剩交易費(fèi)作為獎(jiǎng)勵(lì)了柠傍。
因?yàn)榭偭坑邢摁锓彩瞧鋬r(jià)格奇高的原因之一，因此被稱為通貨緊縮的數(shù)字貨幣惧笛。
d：UTXO
有人說現(xiàn)實(shí)世界中沒有比特幣疾掰，只有UTXO。
什么是UTXO呢徐紧？官方釋義為：未花費(fèi)的交易輸出静檬，它是比特幣交易的最基本單元炭懊。比特幣的交易由交易輸入和交易輸出組成，每一筆交易都要花費(fèi)一筆輸入拂檩，產(chǎn)生一筆輸出侮腹，而其所產(chǎn)生的輸出，就是"未花費(fèi)過的交易輸出"稻励，也就是 UTXO父阻。
簡單解釋下：小張給小李要轉(zhuǎn)5個(gè)比特幣，那怎樣這個(gè)交易才算有效的呢望抽？就是小張手里存在這5個(gè)比特幣加矛，也就是說這5個(gè)比特幣還沒有被小張花出去過，還沒有交易過煤篙。這時(shí)這5個(gè)比特幣轉(zhuǎn)移的過程才能叫做未花費(fèi)過的交易輸出斟览。
假如在之前小張已經(jīng)把這5個(gè)比特幣用私鑰轉(zhuǎn)給別人了，這個(gè)交易信息就會(huì)被記錄驗(yàn)證辑奈，此時(shí)苛茂，小張要再想給小李轉(zhuǎn)這5個(gè)比特幣，就轉(zhuǎn)不成了鸠窗，因?yàn)閷儆诨ㄙM(fèi)過的交易額了妓羊。這樣就有效防止了多重支付的問題。
所以你也可以把UTXO簡單理解為你口袋里有效的那些零錢稍计，這些零錢可以作交易使用躁绸。
END：寫在最后
概括說，比特幣挖礦就是人們參與維護(hù)比特幣數(shù)據(jù)庫臣嚣，從而得到比特幣獎(jiǎng)勵(lì)涨颜。比特幣一開始作為虛擬貨幣，本沒有價(jià)值茧球，但當(dāng)越來越多人參與一項(xiàng)有意義的工作時(shí)庭瑰，獲得報(bào)酬，這個(gè)報(bào)酬載體也就被賦予了價(jià)值抢埋，其實(shí)也正是人們的共識(shí)才賦予了它的價(jià)值弹灭。
就像我們工作，獲得鈔票一樣揪垄，只不過穷吮，鈔票是被國家強(qiáng)制規(guī)定的一種價(jià)值載體，而比特幣是人們自發(fā)承認(rèn)有價(jià)值的載體饥努。至于是否持續(xù)具有價(jià)值捡鱼，還需要更強(qiáng)大的共識(shí)力量~
