比特幣應該怎樣來挖礦

藉由確認交易

當你聽說比特幣“挖礦”（mining）的時候，你設想幣是從地里挖出。但比特幣并沒有實體，為什么我們稱之為挖礦呢？

因為它類似于金礦開采，因為比特幣存在于協(xié)議的設計中（正如黃金存在于地下），卻尚未見光（就像黃金還沒有被挖出來一樣）。比特幣協(xié)議規(guī)定某個時間點將會有 2100 萬枚比特幣存在。“礦工”所做的就是讓它們一個個見到天日。

礦工們因創(chuàng)建經過驗證的區(qū)塊，并將它們打包進區(qū)塊鏈而獲得獎勵。

節(jié)點

回溯一下，讓我們來談談“節(jié)點”。節(jié)點是運行比特幣軟件，并通過參與信息傳遞保持比特幣運行的強大計算機。任何人都可以運行一個節(jié)點，你只需下載一個比特幣軟件（免費的）并讓某個端口打開（缺點是它消耗電和存儲空間 ——寫入網絡時占用大約 145 GB 的存儲空間）。節(jié)點會在網絡上散播比特幣的交易信息。一個節(jié)點會將信息發(fā)送到它所知道的節(jié)點，后者繼續(xù)將信息傳送至其所知道的節(jié)點，以此類推。以此在全網快速完成信息的散播。

有些節(jié)點是挖礦節(jié)點（通常被稱作“礦工”）。這些節(jié)點將未結算交易組為區(qū)塊，并將其添加入區(qū)塊鏈中。它們是如何做到的？通過解決作為比特幣項目一部分的復雜數學難題，并將答案打包入區(qū)塊。而要解決的難題是要找出一個數字，這一數字與區(qū)塊中的數據結合并通過哈希函數運算后，能夠產生一個落在特定范圍內的結果。但實際過程遠比本文描述得更為復雜。

對于追求細節(jié)的人而言，該數字被稱為“隨機數”（nonce），它是“不重復數字”的串聯(lián)。在比特幣來說，隨機數是落在 0 到 4，294，967，296 間的整數。

解決難題

礦工們如何發(fā)現該數字？通過隨機猜測。哈希函數使得預測輸出值變得幾乎不可能。所以，礦工會猜測數字并將哈希函數應用于猜測數字與數據的組合。生成的哈希值必須以預先設置的 0 的個數開始。沒有辦法知道哪個數是正確的，因為兩個連續(xù)整數能給出的多種結果。此外，可能有幾個隨機數能生成期望的結果（desired result），也可能一個也沒有（在這種情況下，礦工會繼續(xù)嘗試，但使用不同的區(qū)塊配置）。

第一個得出期望范圍（the desired range）內哈希值的礦工會向全網宣布其勝利。而后所有其他礦工立刻停止對該區(qū)塊的計算，并開始計算下一個區(qū)塊的哈希值。作為對相應工作的獎勵，成功算出正確哈希值的礦工將獲得一些新的比特幣。

經濟學

在寫作本文時，單個區(qū)塊的獎勵是 12.5 個比特幣，這些比特幣在寫作本文時的價值幾乎達到 200，000 美元。

盡管聽起來這并非一筆輕松的交易。有許多的挖礦節(jié)點都在為區(qū)塊獎勵而爭搶，能否勝出視運氣與計算力（后者越多，能夠得出正確哈希值的概率越大，你也就越幸運）而定。

還有，成為挖礦節(jié)點的成本是十分可觀的，不僅因為你需要強有力的硬件（如果你有比競爭者更快速的處理器，你有更大的機會趕在他們之前獲得正確的數字），還因為運行處理器所要消耗的龐大電力。

此外，作為解決難題的獎勵而授予的比特幣的數量將減少?，F在它是 12.5 枚，但每四年左右它會減半一次（下一次減半預計會發(fā)生在 2020 - 2021 年左右）。比特幣的價值，相對于電力和硬件成本可能會在未來幾年內上升，以部分彌補數量減少的問題，但目前尚不確定。

難度

計算難度（哈希字符串開頭所需的 0 的個數）經常調整，所以通常平均花費 10 分鐘來處理一個區(qū)塊。

為什么是 10 分鐘？這是比特幣開發(fā)者認為，要穩(wěn)定逐漸減少新比特幣數量，直到最大總量達到 2100 萬枚（預計在 2140 年的某個時間）所必需的時間。

如果截至目前你比較明白我們的講解，那要恭喜你！關于這個系統(tǒng)仍然有很多東西要去解釋，但至少現在你對這個天才的程序與概念有一個大體的認知。我們第一次擁有了這樣的一個系統(tǒng)，它允許以去中心化、免信任、防篡改的方式進行電子化轉賬。它的反響可能是巨大的。