比特币挖矿工作原理的权威解释？

当您听说比特币“挖矿”时，您会想到从地下挖出硬币。 但是比特币不是实物，那我们为什么叫它挖矿呢？

因为它类似于金矿开采，因为比特币是通过协议设计而存在的（就像黄金存在于地下），但它们还没有被发现（就像还没有被挖掘出来的黄金）。 比特币协议规定，在某个时候将有 2100 万个比特币。 “矿工”所做的是一次暴露一个。

他们这样做是为了奖励创建经过验证的交易块并将它们包含在区块链中。

节点数

在“节点”上回溯一下。 节点是运行比特币软件并通过参与信息中继帮助保持比特币运行的强大计算机。 任何人都可以运行一个节点，你所要做的就是下载比特币软件（免费）并打开某个端口（缺点是它会消耗能源和存储空间——在撰写本文时网络占用约 145GB）。 节点在网络中分发比特币交易。 一个节点向它知道的几个节点发送信息，这些节点将信息转发给它们知道的节点，等等。 因此，它很快就会在整个网络上传播开来。

有些节点是挖矿节点（通常称为“矿工”）。 这些将未完成的交易分组到块中并将它们添加到区块链中。 他们是如何做到的呢？ 这是比特币计划的一部分，解决复杂的数学难题并将答案包含在区块中。 需要解决的难题是找到一个数字，当它与区块中的数据结合并通过哈希函数时，会产生一定范围内的结果。 这比听起来要难得多。

（对于知识爱好者来说，这个数字被称为“随机数”，它是“使用一次的数字的串联”。对于比特币，随机数是 0 到 4,294,967,296 之间的整数。）

解决难题

他们是怎么找到这个号码的？ 通过随机猜测。 哈希函数使得无法预测输出结果。 因此，矿工猜测神秘数字并将哈希函数应用于该猜测数字和块中数据的组合。 生成的散列必须以默认零开头。 没有办法知道哪个数字会起作用，因为两个连续的整数会给出截然不同的结果。 此外，可能有多个随机数产生预期结果，也可能没有（在这种情况下比特币是如何运作的，矿工不断尝试，但使用不同的块配置）。

第一个在结果范围内获得哈希值的矿工宣布它战胜了网络的其余部分。 所有其他矿工立即停止在该区块上工作，并开始尝试找出下一个区块的神秘数字。 作为对他们工作的奖励，获胜的矿工将获得一些新的比特币。

经济学

在撰写本文时，奖励为 12.5 个比特币，在撰写本文时价值近 200,000 美元。

虽然听起来并不容易。 有很多挖矿节点在争夺那个奖励，这是一个运气和算力的问题（你能进行的猜测计算越多，你的运气就越好）。

另外，成为挖矿节点的成本是相当可观的，不仅因为需要强大的硬件（如果你的处理器比竞争对手的处理器快，你就有更好的机会首先找到正确的数字），还因为大运行这些处理器所消耗的电量。

此外，解决谜题奖励的比特币数量也会减少。 现在是 12.5，但每四年左右减半（下一次预计在 2020-21 年）。 未来几年，比特币相对于电力和硬件成本的价值可能会增加，以部分弥补这种下降，但这并不确定。

困难

计算的难度（哈希字符串开头所需的零的数量）经常被调整，因此平均需要大约 10 分钟来处理一个块。

为什么十分钟？ 这是比特币开发人员认为在达到 2100 万的最大数量（预计在 2140 年的某个时候）之前稳定和减少新硬币流量所必需的时间量。

如果你已经做到了这一步，恭喜你！ 关于这个系统还有很多要解释的，但至少你现在对编程天才和概念有了一个粗略的概述。 我们第一次拥有一个系统比特币是如何运作的，可以以去中心化、去信任和防篡改的方式实现便捷的数字传输。 后果可能是巨大的。

由诺艾尔·艾奇逊 (Noelle Acheson) 撰写。 比特币和比特币挖矿图像来自 Shutterstock。