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比特币挖矿

比特币挖矿

作者: 我就是非主流 | 来源:发表于2018-06-01 18:53 被阅读0次

        比特币网络是一个分布式账本系统,并且谁都有权利记账,但不是谁都可以随意记账,必须通过工作量证明获得一个区块的记账权,完成记账的节点可以获得系统给的一定数量的比特币奖励,这个奖励也是比特币发行的过程,直到发完为止,所以大家叫挖矿。

规则

        1.一段时间内(10分钟左右,具体时间会与密码学难题难度相互影响)只有一人可以记账成功

        2.通过解决密码学难题(即工作量证明)竞争获得唯一记账权

        3.其他节点复制记账结果

挖矿准备工作

        1.收集广播中还没有被记录账本的原始交易信息

        2.检查每个交易信息中付款地址有没有足够的余额

        3.验证交易是否有正确的签名

        4.把验证通过的交易信息进行打包记录

        5.添加一个奖励交易:给自己的地址增加12.5比特币

工作量证明

        如果仅仅是这样,显然每个人都可以很轻松的完成记账。为了保证10分钟左右只有一个人可以记账,就必须要提高记账的难度,使得Hash的结果必须以若干个0开头。同是为了满足这个条件,在进行Hash时引入一个随机数变量。我们知道改变Hash的原始信息的任何一部分,Hash值也会随之不断的变化,因此在运算Hash时,不断的改变随机数的值,总可以找的一个随机数使的Hash的结果以若干个0开头(下文把这个过程称为猜谜),率先找到随机数的节点就获得此次记账的唯一记账权。

计算量分析

        Hash值是由数字和大小写字母构成的字符串,每一位有62种可能性(可能为26个大写字母、26个小写字母,10个数字中任一个),假设任何一个字符出现的概率是均等的,那么第一位为0的概率是1/62(其他位出现什么字符先不管),理论上需要尝试62次Hash运算才会出现一次第一位为0的情况,如果前两2位为0,就得尝试62的平方次Hash运算,以n个0开头就需要尝试62的n次方次运算。我们结合当前实际区块#493050信息来看看:

我们可以看到Hash值以18个0开头,理论上需要尝试62的18次方次,这个数是非常非常巨大的,我已经算不清楚了,应该是亿亿级别以上了。如此大的计算量需要投入大量的计算设备、电力等,

目前应该没有单矿工独立参与挖矿了,基本都是由矿工联合起来组成矿池进行挖矿(矿池里的矿工按算力百分比来分收益)。

从经济的角度讲,只有挖矿还有收益(比特币价格不断上涨也让收益变大),就会有新的矿工加入,从而加剧竞争,提高算力难度,挖矿就需要耗费更多的运算和电力,相互作用引起最终成本会接近收益。

验证

        在节点成功找到满足的Hash值之后,会马上对全网进行广播打包区块,网络的节点收到广播打包区块,会立刻对其进行验证。

如果验证通过,则表明已经有节点成功解迷,自己就不再竞争当前区块打包,而是选择接受这个区块,记录到自己的账本中,然后进行下一个区块的竞争猜谜。

网络中只有最快解谜的区块,才会添加的账本中,其他的节点进行复制,这样就保证了整个账本的唯一性。

假如节点有任何的作弊行为,都会导致网络的节点验证不通过,直接丢弃其打包的区块,这个区块就无法记录到总账本中,作弊的节点耗费的成本就白费了,因此在巨大的挖矿成本下,也使得矿工自觉自愿的遵守比特币系统的共识协议,也就确保了整个系统的安全。

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