文章目錄

• 簡(jiǎn)介
• 比特幣的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造
• 挖礦
• 挖礦節(jié)點(diǎn)
• 創(chuàng)幣交易
• 礦池收入分配
• 挖礦方向
• 算力浪費(fèi)
• 算力調(diào)整
• 總結(jié)

簡(jiǎn)介

我們知道比特幣就是挖礦產(chǎn)生的，那么在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，挖礦有什么特點(diǎn)呢？怎么分配挖礦收入呢？在這篇文章中你都能找到答案。

比特幣的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

上篇文章我們提到了，比特幣是一個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)，P2P網(wǎng)絡(luò)中就有很多個(gè)節(jié)點(diǎn)，從P2P的定義來(lái)看，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位是相同的，其實(shí)不然。比特幣網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)各有作用。

我們先來(lái)看一個(gè)總體的圖，比特幣節(jié)點(diǎn)總共有4種類型：

這四種類型分別是錢包，挖礦節(jié)點(diǎn)，全節(jié)點(diǎn)，和網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)。

不同的角色組合成了一個(gè)龐大的比特幣網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)功能的不同，不同的角色可能需要不同的類型。

上面我們介紹了7個(gè)常見(jiàn)的節(jié)點(diǎn)。

Bitcoin Core 這個(gè)是你在官方下載的bitcoin軟件，它包含了4中類型的功能。

Full Block Chain Node，這個(gè)節(jié)點(diǎn)包含了所有的比特幣區(qū)塊鏈歷史的信息，叫做全節(jié)點(diǎn)，全節(jié)點(diǎn)主要用來(lái)做歷史交易的驗(yàn)證。

Solo Miner,這個(gè)是獨(dú)立的挖礦節(jié)點(diǎn)。

SPV wallet, 這個(gè)是我們之前介紹的輕量級(jí)的錢包。

Pool Protocol Servers, 這個(gè)是礦池連接比特幣網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。

注意，比特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)除了自身的P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之外，還有一個(gè)Stratum協(xié)議，Stratum協(xié)議被應(yīng)用于挖礦、以及輕量級(jí)或移動(dòng)端比特幣錢包之中。

Mining Nodes,這是連接到比特幣礦池的礦機(jī)節(jié)點(diǎn)。

SPV stratum wallet, 使用Stratum協(xié)議的輕量級(jí)錢包。

這些節(jié)點(diǎn)組合在一起，構(gòu)成了龐大的比特幣網(wǎng)絡(luò)。

挖礦

挖礦是增加比特幣貨幣供應(yīng)的一個(gè)過(guò)程。挖礦同時(shí)還保護(hù)著比特幣系統(tǒng)的安全，防止欺詐交易，避免“雙重支付”，“雙重支付”是指多次花費(fèi)同一筆比特幣。礦工們通過(guò)為比特幣網(wǎng)絡(luò)提供算力來(lái)?yè)Q取獲得比特幣獎(jiǎng)勵(lì)的機(jī)會(huì)。

每10分鐘就會(huì)有一個(gè)新的區(qū)塊被“挖掘”出來(lái)，每個(gè)區(qū)塊里包含著從上一個(gè)區(qū)塊產(chǎn)生到目前這段時(shí)間內(nèi) 發(fā)生的所有交易，這些交易被依次添加到區(qū)塊鏈中

礦工們?cè)谕诘V過(guò)程中會(huì)得到兩種類型的獎(jiǎng)勵(lì)：創(chuàng)建新區(qū)塊的新幣獎(jiǎng)勵(lì)，以及區(qū)塊中所含交易的交易費(fèi)。為了得到這些獎(jiǎng)勵(lì)，礦工們爭(zhēng)相完成一種基于加密哈希 算法的數(shù)學(xué)難題，這些難題的答案包括在新區(qū)塊中，作為礦工的計(jì)算工作量的證明，被稱為”“工作量證明”。該算法的競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制以及獲勝者有權(quán)在區(qū)塊鏈上進(jìn)行 交易記錄的機(jī)制，這二者比特幣安全的基石。

新比特幣的生成過(guò)程被稱為挖礦是因?yàn)樗莫?jiǎng)勵(lì)機(jī)制被設(shè)計(jì)為速度遞減模式，類似于貴重金屬的挖礦過(guò)程。比特幣的貨幣是通過(guò)挖礦發(fā)行的，類似于中央銀行 通過(guò)印刷銀行紙幣來(lái)發(fā)行貨幣。

礦工通過(guò)創(chuàng)造一個(gè)新區(qū)塊得到的比特幣數(shù)量大約每四年（或準(zhǔn)確說(shuō)是每隔210,000個(gè)塊）減少一半。開(kāi)始時(shí)為2009年1月 每個(gè)區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)50個(gè)比特幣，然后到2012年11月減半為每個(gè)區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)25個(gè)比特幣。之后將在2016年的某個(gè)時(shí)刻再次減半為每個(gè)新區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)12.5個(gè)比 特幣?；谶@個(gè)公式，比特幣挖礦獎(jiǎng)勵(lì)以指數(shù)方式遞減，直到2140年。屆時(shí)所有的比特幣（20,999,999,980）全部發(fā)行完畢。

換句話說(shuō)在 2140年之后，不會(huì)再有新的比特幣產(chǎn)生。（通貨緊縮貨幣）

挖礦節(jié)點(diǎn)

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，一些節(jié)點(diǎn)被稱為專業(yè)節(jié)點(diǎn)礦工。

與其他任一完整節(jié)點(diǎn)相同，這些節(jié)點(diǎn)在比特幣網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行接收和傳播未確認(rèn)交易記錄。然而，這些節(jié)點(diǎn)也能夠在新區(qū)塊中整合這些交易記錄。

礦工間的競(jìng)爭(zhēng)以新區(qū)塊的傳播而 結(jié)束，如同宣布誰(shuí)是最后的贏家。對(duì)于礦工們來(lái)說(shuō)，獲得一個(gè)新區(qū)塊意味著某個(gè)參與者贏了，而他們則輸了這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。然而，一輪競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)束也代表著下一輪競(jìng)爭(zhēng)的 開(kāi)始。新區(qū)塊并不僅僅是象征著競(jìng)賽結(jié)束的方格旗；它也是下一個(gè)區(qū)塊競(jìng)賽的發(fā)令槍。

創(chuàng)幣交易

區(qū)塊中的第一筆交易是筆特殊交易，稱為創(chuàng)幣交易或者coinbase交易。

這個(gè)交易是由挖礦節(jié)點(diǎn)構(gòu)造并用來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)礦工們所做的貢獻(xiàn)的。挖礦節(jié)點(diǎn)會(huì)創(chuàng)建“向XX的地址支付25.09094928個(gè)比特幣”這樣一個(gè)交易，把生成交易的獎(jiǎng)勵(lì)發(fā)送到自己的錢包。礦工挖出區(qū)塊獲得的獎(jiǎng)勵(lì)金額 是coinbase獎(jiǎng)勵(lì)（25個(gè)全新的比特幣）和區(qū)塊中全部交易礦工費(fèi)的總和。

與常規(guī)交易不同，創(chuàng)幣交易沒(méi)有輸入，不消耗UTXO。它只包含一個(gè)被稱作coinbase的輸入，僅僅用來(lái)創(chuàng)建新的比特幣。

創(chuàng)幣交易有一個(gè)輸出，支付到這個(gè)礦工的比特幣地址。

礦池收入分配

根據(jù)礦池的收入分配不同，可以分為兩種。

PPLNS

全稱Pay Per Last N Shares，意思是說(shuō)“根據(jù)過(guò)去的N個(gè)股份來(lái)支付收益”，這意味著，所有的礦工一旦發(fā)現(xiàn)了一個(gè)區(qū)塊，大家將根據(jù)每個(gè)人自己貢獻(xiàn)的股份數(shù)量占比來(lái)分配區(qū)塊中的貨幣。

PPS

PPS礦池(類似于打工模式)PPS全稱為Pay Per Share。為了解決PPLNS那種有時(shí)候收益很高，有時(shí)候沒(méi)有收益的情況，PPS采用了新的算法。PPS根據(jù)你的算力在礦池中的占比，并估算了礦池每天可以獲得的礦產(chǎn)，給你每天基本固定的收益。

挖礦方向

從2009年開(kāi)始，原來(lái)普通的計(jì)算機(jī)就可以“挖礦”，但是到了2014年，所有挖礦的計(jì)算機(jī)也變成由專業(yè)設(shè)計(jì)芯片公司為比特幣度身定制的“礦機(jī)”。

隨著參與挖礦的計(jì)算機(jī)變得越來(lái)越昂貴，比特幣生產(chǎn)的成本也水漲船高。截止到2014年10月，每個(gè)比特幣生產(chǎn)的成本已經(jīng)達(dá)到接近3000元人民幣。這個(gè)生產(chǎn)包括計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)制造成本，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的電費(fèi)，以及人員費(fèi)用和場(chǎng)地費(fèi)用。也就是說(shuō)在2016年年底之前，因?yàn)槊刻焐a(chǎn)3600個(gè)比特幣，每天所投入的資金就達(dá)到1000萬(wàn)元人民幣。并且隨著競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，這個(gè)成本還在處于上升階段。

算力浪費(fèi)

那么挖礦花了這么多電費(fèi)到底做了什么事情呢？無(wú)他，就是算一個(gè)hash值而已。

所以這造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。當(dāng)然也有人想出了一些解決辦法，使用這些算力去做些有用的事情：

• Sunny King的素?cái)?shù)幣
• 質(zhì)數(shù)幣（PrimeCoin代碼XPM）尋找質(zhì)數(shù)
• 格雷德幣（GridCoin代碼GRC）分布式科學(xué)計(jì)算

算力調(diào)整

注意比特幣的挖礦難點(diǎn)并不是一定增加的。它是動(dòng)態(tài)調(diào)整的。

如果在上個(gè)周期（2016個(gè)區(qū)塊）中平均區(qū)塊產(chǎn)生時(shí)間大于10分鐘，也就是全網(wǎng)算力下降的情況下，則在當(dāng)前周期的難度就會(huì)下降，使得區(qū)塊產(chǎn)生時(shí)間加快。不過(guò)目前為止好像還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)全網(wǎng)算力下降的情況，難度是一直增加。

由于是基于事后統(tǒng)計(jì)，所以難度的變化會(huì)滯后于全網(wǎng)算力的變化1～2個(gè)周期。如果全網(wǎng)算力增加，則在這1～2個(gè)周期中挖礦速度加快，則挖礦收益增多；反之，收益減少。但是從長(zhǎng)期來(lái)看還是保持平衡。

總結(jié)

本文介紹了比特幣網(wǎng)絡(luò)中挖礦相關(guān)的內(nèi)容，希望大家能夠喜歡。

本文作者：flydean程序那些事

本文鏈接：http://www.flydean.com/bitcoin-mine-consensus/

本文來(lái)源：flydean的博客

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的区块链系列教程之:比特币中的挖矿的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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