LOADING...
LOADING...
LOADING...
当前位置: 玩币族首页 > 币圈百科 > 详讲获取比特币的方式比特币挖矿

详讲获取比特币的方式比特币挖矿

2020-06-13 比特币矿机阿星 来源:区块链网络

文章导读:

1.什么是挖矿

2.如何证明谁的工作量最多

3.什么是工作量证明(POW)

4.挖矿是一场接力赛

5.小结

1. 什么是挖矿

如果还不了解区块链的话,可以参考不懂技术?老司机带你轻松理解区块链知识比特币的网络中传播着大量的交易信息,既然没有中心化的统一服务,那么谁来确认这些交易的合法性,以及达成统一的共识呢?我们可以想想中心化服务的支付宝是如何解决这两个问题的,支付宝其实是买卖双方的中间担保,它负责确认每一笔交易是否合法,并且等双方在线下的交易没有问题时,才将资金转给卖方,这就保证了不会出现某一方作弊或者不认账的问题。

但是比特币网络中没有像支付宝这样的担保角色,那么它是如何做到交易的正常进行的呢?其实答案也很简单,就是由网络中的所有全节点共同决定这份交易是否合法,通过共同维护同一份帐薄来确保交易不会违约和篡改。

这就如同有10个人共同见证了两个人的交易,并一起确认这笔交易的合法性,同时每个人都维护了一份账本,这笔交易会记录到每个人各自维护的同一套账本上,如果有人要违约或篡改交易数据,他需要同时改掉至少6个人的账本(少数服从多数)。否则如果只改自己的那一份账本,别人很容易就看出他的作弊行为,想想掩耳盗铃的故事应该就能明白了。

说回到比特币世界的挖矿,挖矿就是比特币世界里的矿工确认每一笔交易是否合法(关于如何确认交易合法,可以参考一文看懂比特币交易的全过程),并将合法的交易写入到统一的公共帐薄上,同时会获得一定的新比特币和交易费的奖励的过程。奖励是为了鼓励更多的矿工加入进来,确保不会出现某一个节点独断专权的情况,至于奖励给哪一个矿工,这就要看谁的工作量更多了,在比特币的世界里,是靠共同解决某一个数学问题来证明工作量的多少。

这就如同在竞争激励的市场经济中,每个公司都会拼尽全力提供更好的服务和产品才能生存下去,这样就不太容易产生垄断和腐败,而竞争的结果促进了资源的有效配置,社会的整体财富就会不断增长,最终所有人都会受益,当然受益最大的还是对社会贡献最大的企业家。

而在计划经济下,所有的生产安排和资源分配,都掌握在少数人手中,权力的过度集中必然会导致腐败,也不利于资源的合理配置,长远来看,只能是绝大大多数人普遍赤贫,而受益最大的往往是掌握更多资源的人。想想改革开放前后的中国,就能明白计划经济和市场经济的不同效果了。

总结一下,挖矿就是矿工为了得到新发行的比特币和交易费的奖励,主动去确认交易是否合法,并将合法的交易写入共同维护的帐薄中的过程。而奖励是为了确保矿工有更多的积极性,避免权力集中在少数人手中,同时奖励也是比特币发行的唯一方式。

2. 如何证明谁的工作量更多

刚才提到了挖矿的奖励会给工作量最多的那个人,那么如何证明谁的工作量最多呢。其实也很简单,就是大家共同去解同一道数学题,这道数学题需要一定的计算量才能做出来,而率先得到答案的矿工就是最终的胜出者,分享最终的奖励。

相信大家以前都玩过数独游戏(没玩过的同学请自行搜索游戏规则),简单来说就是每一行与每一列必须出现1~9的数字,每个小九宫格内也必须有1~9的数字,并且每个数字在每行、每列和每个小九宫格里出现且仅能出现一次。游戏刚开始只会给出有限的几个位置上的数字,其他的位置都需要计算分析才能得出来正确的数字。

想要计算分析出每一个位置上的数字,还是需要花费不少力气的,但是填完之后来验证是否正确就简单很多,看一下横排、竖排以及小九宫格是否没有重复的数字即可。

而比特币挖矿的数学题也有这样的特性,就是计算起来很费事,但是验证起来却很简单。当然了,挖矿的数学题不是求解一道数独题目,而是计算一道概率题。

先举一个简单的掷骰子游戏,假如说有两个骰子,如果我说掷出一个骰子之和小于等于12的组合,你肯定会说这还不简单,随便掷,任一个组合都肯定小于等于12,一点难度都没有。好,那假如我把条件设为小于等于8呢,可能就不是每次都能掷出来了,它的概率是0.72;如果我再把条件设小呢,如果是4呢,那么掷出来的可能性就会进一步减小,概率为0.11。(这里默认大家都会计算概率,如果不懂的话,只需要知道概率在不断减小就可以,想想现实的场景,这点应该不难理解)

3. 什么是工作量证明(POW)

理解了掷骰子游戏,再来介绍挖矿的工作量证明(POW Proof-Of-Work)算法就很简单了,这里的难度目标和Nonce就是和挖矿相关的参数,我们都知道比特币网络平均每10分钟产生新的比特币,也就是说挖矿的平均时间为10分钟,也许你会问怎么确保刚好是10分钟呢。其实答案很简单,就是控制数学题目的难度,假如某个人的解题速度在不断提升,那么我只要提高题目难度,就可以保证他解答的时间大致衡定。

在比特币世界中,解题速度和计算机的算力有直接的关系,想想今天的一台计算机和20年前的一台计算机去解同一道复杂的数学题,谁先计算出来,我想你肯定也认同是今天的计算机率先求出答案。如果我告诉你,谁先解出答案,就给谁丰厚的奖励,大家肯定会拼命提高计算机的性能,这也是全球各个矿工在不断提高算力的原因,因为大家都想快速解出答案,以获得奖励。

说回到难度目标和Nonce两个参数,挖矿的题目是这样的,每一个区块头都有唯一的哈希值,我现在要求你在这个哈希值后面添加一个随机数字(一般是从零开始递增),然后再去计算这个结果的哈希值,直到求出来的哈希值小于某一个数字,而这个数字是由一个常数除以上面的难度目标得出来的。

如果你理解了上面的掷骰子游戏应该能看懂这道题目,其实就是通过不同的数字不断地计算哈希值,直到答案小于某一个目标数字,这个目标数字越小,难度就越大,跟上面的骰子一样,结果越小,掷出来的概率就越小。而这个目标数字是由难度目标决定的,难度目标数字越大,除出来得到的目标数字就越小。

Nonce计数器主要是统计总共计算了多少次,就如同掷骰子一样,虽然可以一把掷出要求的数字,但是多次平均下来,肯定是符合概率统计的,这样别的矿工就可以根据Nonce数字大小再一次印证这个矿工是否有作弊。

至此你应该已经明白工作量证明算法的大致逻辑了吧,本质上就是在求一个概率题,谁先算出来就算谁赢,奖励就归谁。难度随着答题的速度会动态调整,而这个难度就是由上面的难度目标值决定,这样就能保证平均每10分钟完成一次挖矿。

4. 挖矿是一场接力赛

一旦一个矿工成功挖矿,根据数独游戏的逻辑,其他矿工很快就能验证是否成功,一旦验证通过就会将区块放入自己维护的区块链中,并赶紧投入到下一次的挖矿,不带有一丝一毫的犹豫。如此激烈的竞争伴随的结果,就是每个矿工都不断提升自己的计算机性能,结果就是大家的挖矿设备都不断升级,以至于现在的矿场都是紧挨发电厂,用最先进的专用挖矿芯片。

这里其实还有一个问题,就是假如说有两个矿工同时计算出结果怎么办?这个时候就会出现分叉,也就是说区块链的末端区块存在分歧了,其实这只会临时出现,并不会长久存在。原因是一旦其他矿工确认了本次挖矿成功,就会投入到下一次挖矿,如果其他矿工又挖矿成功了,这条区块链路就会比另一条区块链路多出一个区块,区块链中的原则就是只认最长的链路,所以另一个挖矿成功的矿工很快就会舍弃之前的区块,以最长的区块链为准。

而奖励也是要得到大多数的矿工认可后才会有效,毕竟账本是所有的人一起维护的,只有大多数人的账本上认可你的挖矿结果才有效。所以临时的分叉并不会影响最终的奖励,其实10分钟的挖矿时间也是比特币之父“中本聪”对效率和共识的一种平衡。

看到这里也许你就会明白,为什么会说挖矿浪费了很多算力和电力,因为胜出者往往只有一个,其他的矿工就相当于白忙活了,但是他们的计算机已经投入计算了,这笔算力和与之相对应的电力也就此浪费了。

这恐怕就是为了维护民主化的代价,如果让中心化的节点去统一确认交易,并写入公共帐薄,那么很容易滋生出腐败,这也不符合中本聪一开始的去中心化的设计理念,但是靠挖矿决定输赢又会导致资源浪费,只能说任何事情都是有成本和代价的,只要收益大于成本,这件事就有做的价值,比特币现在的价格相比用于计算的电费还是划算得多。

5. 小结

关于比特币的挖矿到此就全部介绍完了,不知道你有没有看明白。总结一下就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块,然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准,并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。这种靠竞争来解决交易共识的问题,避免了单一节点垄断整个网络的风险,让整个网络形成了良性竞争的局面。

当然随着全网算力的提高,篡改的难度就越来越大了,因为你要改至少51%的全节点的账本,这就要求你的算力至少是其他51%全节点的总和,这个难度现在已经大到无法想象的程度,而且即便能做到,为此付出的电费代价也会让篡改者掂量一下这么做是否划算。关于比特币的挖矿到此就全部介绍完了,不知道你有没有看明白。总结一下就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块,然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准,并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。这种靠竞争来解决交易共识的问题,避免了单一节点垄断整个网络的风险,让整个网络形成了良性竞争的局面。

当然随着全网算力的提高,篡改的难度就越来越大了,因为你要改至少51%的全节点的账本,这就要求你的算力至少是其他51%全节点的总和,这个难度现在已经大到无法想象的程度,而且即便能做到,为此付出的电费代价也会让篡改者掂量一下这么做是否划算。关于比特币的挖矿到此就全部介绍完了,不知道你有没有看明白。总结一下就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块,然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准,并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。这种靠竞争来解决交易共识的问题,避免了单一节点垄断整个网络的风险,让整个网络形成了良性竞争的局面。

当然随着全网算力的提高,篡改的难度就越来越大了,因为你要改至少51%的全节点的账本,这就要求你的算力至少是其他51%全节点的总和,这个难度现在已经大到无法想象的程度,而且即便能做到,为此付出的电费代价也会让篡改者掂量一下这么做是否划算。

专业矿机销售托管,主营各种神马、蚂蚁和阿瓦隆的机器销售托管,四川水电 0.22 走五个月,新疆火电 0.34 走七个月!欢迎咨询

可以 1,8,5,7,1,9,4,0,4,1,5, 细谈

—-

编译者/作者:比特币矿机阿星

玩币族申明:玩币族作为开放的资讯翻译/分享平台,所提供的所有资讯仅代表作者个人观点,与玩币族平台立场无关,且不构成任何投资理财建议。文章版权归原作者所有。

LOADING...
LOADING...