区块链101:比特币挖矿是如何工作的

当你听说比特币“采矿”的时候，你会设想硬币被从地下挖出来。但是比特币不是物理的，那么我们为什么称它为采矿呢?

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到光中(就像金子还没有被挖掘出来一样)。比特币协议规定，在某一时刻将存在2100万比特币。“矿工”所做的就是把他们带进灯里，一次几个。

他们这样做是为了奖励创建经过验证的事务块，并将它们包括在区块链中。

节点

回溯一点，让我们讨论一下“节点”。一个节点是运行比特币软件的强大的计算机，它通过参与信息的传递来帮助保持比特币的运行。任何人都可以运行一个节点，你只需下载比特币软件(免费)，然后打开某个端口(其缺点是它消耗了能量和存储空间——在写作时，网络占用了大约145GB)。节点在网络上散布比特币交易。一个节点会将信息发送到它所知道的几个节点，这些节点将把信息传递给他们所知道的节点等等，这样就能很快地绕过整个网络。

一些节点是挖掘节点(通常称为“矿工”)。将这些未完成的事务分组并将它们添加到区块链。他们是怎么做到的?通过解决一个复杂的数学难题，这是比特币计划的一部分，并包含了答案。需要解决的难题是找到一个数字，当与块中的数据结合并通过一个散列函数时，产生一个在一定范围内的结果。这比听起来要难得多。

(对trivia情侣来说，这个数字被称为“nonce”，它是“一次性使用次数”的连接。)在比特币的情况下，nonce是介于0和4,294,967,296之间的整数。

解决这个难题

他们怎么找到这个数字的?通过随机猜测。哈希函数使得无法预测输出结果。所以，矿工们猜测这个神秘的数字，并将哈希函数应用到这个猜测的数字和数据块的组合中。生成的散列必须以预先确定的0个数开始。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相差很大。更重要的是，可能会有若干个非ces产生预期的结果，或者可能没有(在这种情况下，矿工继续尝试，但是使用不同的块配置)。

第一个在期望范围内得到结果哈希的矿商宣布它的胜利到网络的其余部分。其他所有的矿工都立即停止工作，开始试图找出下一个的神秘数字。作为对其工作的奖励，获胜的矿工得到了一些新的比特币。

经济学

在写作的时候，奖励是12.5比特币，在写作的时候价值近20万美元。

虽然这听起来并不像一份轻松的协议。有很多的采矿节点在争夺这个奖励，这是一个运气和计算能力的问题(你能做的计算越多，你就越幸运)。

挖掘节点的成本也相当大,不仅因为强大的硬件需要(如果你有一个比你的竞争对手更快的处理器,你有一个更好的机会找到正确的号码之前做的),但也因为这些处理器运行消耗大量的电力。

而且，被奖励的比特币数量将会减少。现在是12.5，但每隔四年左右就会减半(下一个预计在2020-21年)。比特币相对于电力和硬件成本的价值在未来几年可能会上升，以部分弥补这一减少，但这并不确定。

困难

计算的难度(哈希字符串开始时的0)是经常调整的，因此平均需要10分钟来处理一个块。

为什么10分钟?这就是比特币开发者认为，在达到2100万美元的最大数量(预计在2140年的某个时间)之前，比特币的流通速度将是稳定和不断减少的必要时间。

如果你做到了这一点，那么恭喜你!关于这个系统还有很多东西要解释，但至少现在你有了一个关于编程天才和概念的大致轮廓的想法。我们第一次有了一个系统，允许在一个分散的，无信任和防篡改的方式方便的数字传输。其影响可能是巨大的。