了解比特币挖矿的本质

人生应该有两个目标。首先，要有你想要的。第二，能够享受它们。只有聪明的人才能做到第二。 ——卡内基

开始

育儿名言：养孩子就像种树，可以施肥、浇水、杀虫、修剪，但要想成为栋梁，必须靠自己的努力才能成长。

“比特币的本质

原创安文链求君今日

您可能会听到“比特币挖矿”一词，然后您开始想象矿工用铲子在泥土中挖掘黄金。

事实证明，这种类比并不完全符合要求，比特币挖掘远没有那么迷人，但同样具有不确定性，由解决复杂计算数学问题（即过程如此复杂）的高性能计算机执行它们无法手动解决）。

计算机解决这些问题需要运气和算力（工作量），相当于矿工在地下挖沙子的效果。

在撰写本文时，计算机解决其中一个问题的概率约为 13 万亿分之一，但随着时间的推移会变得越来越难。

了解“比特币挖矿”

首先，当计算机在比特币网络上解决这些复杂的数学问题时，它们会生成新的比特币，这与采矿作业从地下开采黄金的过程相同。

其次，通过解决计算数学问题，比特币矿工通过验证他们的交易信息使比特币支付网络变得可信和安全。

所有这些对于更详细地解释比特币挖矿可能变得非常有意义，让我们从更贴近生活的角度开始：印刷货币的监管。

通常，消费者倾向于信任印钞。这是因为法定纸币以央行发行为后盾，以政府的公信力作为后盾。

即使是支付宝和微信等数字支付的使用也得到中央机构的支持。例如，当您使用微信支付或支付宝进行网上购物时，交易将由腾讯或阿里巴巴等公司处理。

除了记录你的交易历史，这些公司还会验证交易是否存在欺诈行为，这也是你的账户从事非法活动的可能原因之一。

另一方面，比特币不受中央机构监管，但它得到全球数百万台称为“节点”的计算机的支持。

比特币网络执行与中国人民银行、腾讯和阿里巴巴相同的功能，但有一些关键区别。

节点存储有关先前交易的所有信息并帮助验证其真实性。然而，与那些中央机构不同的是，比特币节点分布在世界各地，并将交易数据记录在一个任何人都可以访问的公共列表中。

在商店或网上进行的交易由银行、销售点系统和实物收据记录。当有人在任何地方发送比特币时，我们称之为“交易”。

在没有这些机构的情况下，比特币矿工通过将交易组合在“块”中并将它们添加到称为“区块链”的公共记录中来达到相同的效果。

然后节点会维护这些块的记录，以便将来对其进行验证。

当比特币矿工向区块链添加新的交易区块时，他们的工作之一就是确保这些交易是准确的。

特别是，比特币矿工需要确保比特币不能被复制，这是数字货币的独特特征，被称为“双花”或“双花”。

印制货币总是存在假冒问题，但通常一旦您在商店消费 20 美元，账单就在店员手中，不存在“双花”问题。

但是，对于数字货币，情况就大不相同了。数字信息可以相对容易地复制，因此对于比特币和其他数字货币，消费者可能会复制他们的比特币并将其发送给另一方，同时仍保留原始信息。

假设使用了印钞，这意味着有人试图复制自己的 20 美元钞票，以便能够在杂货店消费正版和假钞（即 40 美元）。

如果店员知道客户正在重复付款，他们所要做的就是查看账单上的账单序列号。如果数字相同，那么销售人员就会知道这笔钱已被重复使用。这个类比类似于比特币矿工在验证新交易时所做的。

如果有人要成功双花他们的比特币，他们将需要占据网络中 51% 的挖矿算力。随着比特币的发展，实现这一目标变得越来越困难。

矿工和挖矿奖励

一天最多发生500,000笔交易，因此验证每笔交易对于矿工来说可能是一项繁重的工作，而这里的比特币矿工与微信和支付宝还有另一个重要区别。

作为对他们努力的补偿，矿工每在区块链上增加一个新的交易区块，就会获得比特币，也就是比特币的“挖矿奖励”，以激励网络中的矿工持续保持正常网络交易记录。

大约每四年，区块奖励减半，大约每 210,000 个区块。

2009 年 50 BTC，2013 年 25 BTC，2018 年 12.5 BTC，2020 年 6.25 BTC。比特币于 2020 年 5 月 11 日完成了第三次挖矿奖励减半。

从那时起，下一次减半大约需要 1458 天，即每个新区块只能挖出 3.125 个比特币作为挖矿奖励。该系统将持续到 2140 年左右，届时所有比特币都将被开采。

届时，矿工将只获得交易费用的奖励。这些费用确保矿工仍然有动力打包交易并保持网络运行。

就个人而言，交易费用的竞争将在减半后保持低水平。

挖矿是如何运作的？

为了让比特币矿工真正通过验证交易赚取比特币，必须做两件事。

首先，他们必须验证价值 1 兆字节 (MB) 的交易，理论上可以小至 1 个交易，但通常有几千个，具体取决于每个交易存储多少数据量。其次矿卡和比特币，为了向区块链添加交易区块，矿工必须通过计算解决一个复杂的数学问题，也称为“工作量证明”。

他们实际上是在尝试找到一个小于或等于目标哈希的 64 位十六进制数。

基本上，矿工的计算机会以每秒哈希 (MH/s)、每秒千兆哈希 (GH/s) 甚至每秒万亿哈希 (TH/s) 为单位生成哈希以找到匹配值，猜测所有可能的“哈希”，直到找到解决方案。

换句话说，这是一个猜谜游戏。

在撰写本文时，最新区块的难度级别超过 13 万亿。也就是说，计算机生成低于目标值的哈希的机会是 13 万亿分之一。换个角度来看，一张彩票中奖的可能性大约是一次正确命中哈希的 44,500 倍。

幸运的是，专用挖矿计算机系统在单位时间内获得的哈希值是巨大的。尽管如此，开采比特币需要大量电力和复杂的计算设备，未来还会需要​​更多。难度级别每 2016 个区块或大约每 2 周调整一次，目标是保持挖矿率恒定。

也就是说，矿工争夺解决方案的次数越多，计算问题就越困难，反之亦然。

如果我现在是一个 5 岁的孩子，一个有用的类比是：“我告诉三个朋友我脑子里有一个 1 到 100 之间的数字，

然后把那个号码写在纸上，然后密封在一个信封里。我的朋友们不用猜确切的数字，他们只需要一个能猜出一个小于或等于我在纸上写的数字的数字，那个人就会得到奖励，并且没有限制猜测次数，他们可以继续尝试（即挖掘）直到有人成功。

假设我认为数字 19。如果朋友 ​​A 猜 21，他们输了，因为 21 > 19。如果朋友 ​​B 猜 16，朋友 C 猜 12，那么理论上他们都想出了一个可行的答案，因为 16和 12. 即使 B 的答案更接近 19 的目标答案，也不会给 B 带来额外奖励。现在想象我在问“猜猜我在想什么数字”的问题，但我不是问三个朋友或 1 到 100 之间的数字。

相反，我在问数百万比特币矿工，我在寻找一个 64 位的十六进制数，它是前一个区块 + 随机数的计算结果。计算匹配以17个0开头，例如小于0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee的值。

现在你会发现很难猜出正确的答案，而且需要大量的设备去尝试和计算才能找到，如果你要找 18 个以 0 开头的值，那就更难了。

矿工之间的竞争

如果计算出正确结果的概率是 13 万亿分之一，这听起来并不太难，那么比特币矿工不仅要拿出正确的哈希值，而且要第一个做，那就更难了所以。因为比特币挖矿本质上是猜测，所以说矿工找到正确答案几乎和计算机生成哈希的速度（即每单位时间的尝试次数）有关。

就在十年前，比特币挖矿还可以在普通台式电脑上进行。然而，随着时间的推移，矿工们意识到视频游戏中常用的显卡 GPU 的挖矿效率更高。

2013 年，比特币矿工开始使用专为尽可能高效地挖掘加密货币而设计的计算机，称这些是专用集成电路 (ASIC)。这些钻机的价格从数千美元到数万美元不等，但它们在挖掘比特币方面效率更高。

这就是如今比特币挖矿的竞争激烈程度，以至于只有使用最新的 ASIC 才能盈利。当使用台式计算机、GPU 或旧型号的 ASIC 时，能耗成本实际上超过了产生的收入。即使是最新的设备，一台电脑也很少能比得上由众多矿工组成的“矿池”竞争。 A 矿池由一群矿工组成，结合自身算力，最终按照算力比例分配奖励。

现状是，拥有大量矿池的公司在比特币的计算中占比很大，比如中国的比特大陆。

比特币扩容之战

在 13 万亿分之一的概率下，随着难度级别的增加和用户验证交易的庞大网络，验证大约每 10 分钟左右进行一次交易。比特币网络每秒可以处理大约 7 笔交易，每 10 分钟记录一次区块链中的交易。

相比之下，Visa 每秒可以处理大约 24,000 笔交易。但是随着比特币用户网络的不断增长，10分钟内完成的交易数量最终会超过10分钟可以处理的交易数量。

届时，除非比特币协议发生变化，否则交易的等待时间将开始并持续更长的时间。

比特币协议的核心问题叫做“扩容能力”。虽然比特币矿工普遍同意必须采取措施解决扩容问题，但几乎没有达成共识。提出了两种主要的解决方案来解决缩放问题。

社区中的开发者提出了不同的建议：

(1）为比特币创建第二个“离线”层以允许更快的交易矿卡和比特币，然后由区块链验证。

(2）增加每个区块可以存储的交易数量。

解决方案 1 减少了每个区块的交易数量以验证数据量，这将使矿工的交易更快、更便宜。解决方案 2 将通过允许增加的块大小每 10 分钟处理更多信息来进行扩展。

2017 年 7 月，代表比特币 大约 80% 到 90% 的网络计算能力比特币矿工和采矿公司投票决定采用一个程序，以减少验证每个区块所需的数据量。也就是说，他们选择了解决方案 1。

矿工投票加入比特币协议的过程称为隔离见证或隔离见证。该术语是隔离和见证的合并，意思是“比特币交易”''。

因此，隔离见证意味着将交易签名与区块分离，并将它们作为扩展区块附加。虽然似乎还没有解决方案给比特币增加一个单独的程序，但估计每个交易区块中签名数据占处理数据的比例高达 65%，仍然可以达到一定的扩容效果。

不到一个月后，也就是 2017 年 8 月，一群矿工和开发人员发起了一次硬分叉，离开了比特币网络，并使用与比特币相同的代码库创建了一种新货币。尽管该小组同意选项 1 来解决扩展问题，但他们担心采用隔离见证技术无法完全解决扩展问题。

因此，他们采用了解决方案 2。由此产生的货币称为“比特币现金”（BCH），将区块大小增加到 8MB（最初 BTC 为 1MB），以加快验证过程，每笔交易允许大约 200 万笔交易执行日期。

2019 年 11 月 6 日，比特币现金价值约为 302 美元，而比特币约为 9,330 美元。

成熟是一种明亮而不刺眼的光彩，一种圆润而不腻的声音，

一种不需要观察他人容貌和肤色的平静，是一种终于不再向周围吸引的气氛，一种不理会喧嚣的微笑，一种洗刷的冷漠远离极端，一种安静的厚重，一种不陡峭的高度。

结束

行动胜于雄辩，人们脸上的笑容就像“我喜欢你，你让我开心，很高兴认识你”

扩展·阅读

5G芯片供不应求，中国芯片巨头追赶超级高通，有望位居全球第一。

有没有2K价位性能不错的手机可以推荐给我？