【科普| 问题 2] 比特币挖矿是如何工作的？

说说大家看得懂的区块链知识，《区块链科普-从入门到精通》是ALLDEX推出的一系列区块链基础课程比特币挖矿运作流程，面向零基础用户，从概念、技术、应用、概念等角度深入浅出地普及科普区块链知识。

当人们听说比特币“挖矿”时，他们通常会想到从地下挖出硬币。 但是，比特币不是用铲子挖出来的，为什么叫挖矿呢？

因为比特币的挖矿过程类似于淘金。 比特币通过协议的设计而存在（就像黄金存在于地下），但它们尚未被发现（就像尚未开采的黄金），比特币协议规定在某个时候将有 2100 万个比特币， ” Miner 说，“我们所做的就是找到他们。

比特币被设计成这种方式来奖励那些创建经过验证的交易块并将它们包含在区块链中的人，即矿工。

1个节点

节点是运行比特币软件并通过参与信息中继来保持比特币网络运行的计算机。 任何人都可以通过下载免费的比特币软件并打开特定端口来运行节点。 节点可以在网络上广播比特币交易，一个节点向它认识的几个节点发送消息，这些节点将消息转发给它们认识的节点，这样消息就可以非常快速地在网络中传播。

有些节点是挖矿节点（通常称为“矿工”）。 矿工将未完成的交易分组到块中，并将它们添加到区块链中。 他们通过解决复杂的数学难题来争夺链上记账权。 矿工面临的问题是找到一个数字，这个数字叫做Nonce，是矿工记账所付出的工作量的证明。

2个谜题

矿工如何找到这个数字？ 通过随机猜测。

Hash函数是单向的，无法从结果推导出输出，也无法预测输出结果的规律。 因此，矿工只能不断尝试随机数，与区块中交易信息的默克尔根结合，输入到哈希函数中，直到输出值的误差小于某个值（即难度).

第一个获得合格哈希值的矿工会将区块广播到全网，所有其他矿工立即停止对该区块的工作，开始尝试寻找下一个区块的 Nonce。 作为对他们工作的奖励，获胜的矿工将获得一些比特币。

3经济

在撰写本文时，每个比特币区块的奖励为 12.5 BTC，价值约 109,750 美元。 此外，区块矿工还可以获得在区块中打包交易的手续费。

获得这份奖励并不容易。 有很多挖矿节点在争夺这个奖励。 概率基本等于算力占全网的比例，偶尔也有一点点运气。

成为挖矿节点的成本是相当可观的，需要高性能的硬件和大量的电力，还需要选择交易和打包区块。 比特币网络的总算力非常大，单个节点几乎不可能挖出区块。 绝大多数矿工选择加入矿池，合作算力，共享收益。

每开采 210,000 个区块，区块中包含的奖励减半，现在为 12.5 个比特币。 由于区块间隔保持在 10 分钟左右，比特币区块奖励每四年左右减半。 当区块奖励减半至小数点后8位时，比特币网络无法显示这个数字。 届时区块奖励将消失，矿工只能拿到手续费。 这将在 2140 年左右发生。

4难度

比特币网络不断调整计算难度（Hash值开头0的个数），始终保持全网平均处理一个区块需要10分钟左右的水平。

为什么十分钟？ 因为比特币开发者认为这是稳定和减少比特币产量的合适时间。 他们预测，在这个产出率下，比特币经济系统可以保持良性的通胀状态，直到达到 2100 万的最大数量。

5 总结

比特币网络通过区块奖励激励大量挖矿节点贡献工作量比特币挖矿运作流程，为系统记账，保证链上信息的可信度。 通过以上设计，人类第一次拥有了一个分布式的、去信任的、不可篡改的支付账本。 它的诞生，给人类带来了无限可能。

结尾