区块链 101：比特币挖矿的工作原理

当您听说比特币“挖矿”时比特币一开始也是免费挖的吗，您会想象硬币是从地下挖出来的。但是比特币不是实体的，为什么我们称之为挖矿呢？

因为它类似于黄金开采，因为比特币存在于协议的设计中（就像黄金存在于地下一样），但它们还没有被引入光明（就像黄金还没有被挖掘出来一样） ）。比特币协议指出，在某个时候将有 2100 万比特币。所有“矿工”所做的就是将他们带到灯光下，一次几个。

他们这样做是为了奖励创建经过验证的交易块并将其包含在区块链中。

节点

回过头来，我们来谈谈“节点”。节点是运行比特币软件的强大计算机，通过参与信息传输来帮助保持比特币运行。任何人都可以运行一个节点，你只需下载比特币软件（免费）并打开一个端口（缺点是它会消耗能量和存储空间——在撰写本文时，网络占用大约 145GB）。节点在整个网络中传播比特币交易。一个节点会向它认识的几个节点发送信息，这些节点再把信息传递给他们认识的节点等等，从而快速绕过整个网络。

一些节点是挖矿节点（通常称为“矿工”）。将这些未完成的交易分组并将它们添加到区块链中。他们是如何做到的呢？通过解决作​​为比特币计划的一部分并包含答案的复杂数学难题。要解决的挑战是找到一个数字，当它与块中的数据结合并通过哈希函数时比特币一开始也是免费挖的吗，会产生一定范围内的结果。这比听起来要难得多。

（对于琐事夫妇，这个数字称为“nonce”，即“一次性”连接。）在比特币的情况下，nonce 介于 0 和 4,294,967,296 之间的整数。

解开谜题

他们是如何找到号码的？通过随机猜测。散列函数使得无法预测输出。因此，矿工猜测这个神秘的数字，并对这个猜测的数字和数据块的组合应用哈希函数。生成的哈希必须以预定数量的 0 开头。没有办法知道哪个数字会起作用，因为两个连续整数的结果会非常不同。更重要的是，可能有几个 non-ces 产生了预期的结果，也可能没有（在这种情况下矿工继续尝试，但使用不同的块配置）。

第一个获得所需范围内的结果哈希的矿工向网络的其余部分宣布其胜利。所有其他矿工立即停止工作，开始尝试找出下一个神秘数字。作为对他们工作的奖励，获胜的矿工会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。

虽然这听起来并不容易。有很多挖矿节点在争夺这个奖励，这是一个运气和算力的问题（你能做的计算越多，你就越幸运）。

挖矿节点的成本也是相当大的，不仅因为需要强大的硬件（如果你的处理器比你的竞争对手更快，你就有更好的机会在做之前找到正确的数字），还因为这些处理器运行会消耗大量电力。

此外，奖励的比特币数量将减少。现在是 12.5，但每四年左右减半（下一个预计在 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上升，以部分弥补这一下降，但这并不确定。

难度

计算难度（哈希字符串开头的0)经常调整，所以处理一个区块平均需要10分钟。

为什么是 10 分钟？这就是比特币开发者认为比特币的速度在达到最高 2100 万美元（预计在 2140 年的某个时间）之前稳定和下降所必需的。

如果你做到了这一步，恭喜！关于这个系统还有很多要解释的，但至少现在你对编程天才和概念的大致轮廓有了一个概念。我们第一次使用一个系统，该系统允许以去中心化、去信任和防篡改的方式进行便捷的数字传输。影响可能是巨大的。