区块链系列教程：比特币挖矿

介绍

我们知道比特币是通过挖矿产生的，那么比特币网络中挖矿有哪些特点呢？ 挖矿收益如何分配？ 您可以在本文中找到答案。

比特币节点建设

我们在上一篇文章中提到，比特币是一个P2P网络，P2P网络中有很多节点。 从P2P的定义来看，各个节点的状态是一样的，其实不然。 比特币网络的每个节点都可以发挥作用。

我们先来看一张整体图。 有 4 种类型的比特币节点：

这四种类型分别是钱包、挖矿节点、全节点和网络路由节点。

不同的角色组合在一起，形成了一个庞大的比特币网络。 根据功能的不同，不同的角色可能需要不同的类型。

上面我们介绍了7个常用节点。

Bitcoin Core 这是您从官网下载的比特币软件，包含4种功能。 全区块链节点，该节点包含了比特币区块链的所有历史信息，称为全节点，全节点主要用于验证历史交易。 Solo Miner，这是一个独立的挖矿节点。 SPV钱包，这是我们之前介绍过的轻量级钱包。 Pool Protocol Servers，这是矿池连接比特币网络的网关。 请注意，除了自己的 P2P 网络协议外，Bitnet 网络还有一个 Stratum 协议，用于挖矿和轻量级或移动比特币钱包。 矿机节点，即接入比特币矿池的矿机节点。 SPV stratum wallet比特币挖矿核心比特币挖矿核心，使用Stratum协议的轻量级钱包。

这些节点组合起来形成了一个巨大的比特币网络。

矿业

挖矿是增加比特币货币供应的过程。 挖矿还可以保护比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双重支出”，即多次花费同一个比特币。 矿工向比特币网络提供计算能力，以换取获得比特币奖励的机会。

每隔 10 分钟，就会“开采”一个新区块。 每个区块包含了从上一个区块到当前周期发生的所有交易，这些交易被依次添加到区块链中。 中间

矿工在挖矿过程中获得两种奖励：创建新区块的新货币奖励，以及区块中包含的交易的交易费。 为了获得这些奖励，矿工们竞相完成基于加密哈希算法的数学难题。 这些谜题的答案包含在新区块中，作为矿工计算工作的证明，称为“工作量证明”。 算法的竞争机制和获胜者在区块链上记录交易的权利是比特币安全的基石。

生成新比特币的过程称为挖矿，因为其奖励机制旨在降低速度，类似于贵金属的挖矿过程。 比特币的货币是通过挖矿发行的，类似于中央银行通过印制钞票来发行货币。

矿工从创建新区块中获得的比特币数量大约每四年减少一半（准确地说是每 210,000 个区块）。 从 2009 年 1 月开始每块 50 个比特币，然后在 2012 年 11 月减半到每个块 25 个比特币。随后将在 2016 年的某个时候再次减半，每个新块奖励 12.5 个比特币。 根据这个公式，比特币挖矿奖励呈指数递减，直到 2140 年。届时，将发行所有比特币（20,999,999,980）。

也就是说，2140年之后，将不会再产生新的比特币。 （通缩货币）

挖矿节点

在比特币网络中，一些节点被称为专业节点矿工。

与任何其他全节点一样，这些节点在比特币网络中接收和传播未确认的交易。 然而，这些节点也能够将这些交易整合到新的区块中。

矿工之间的竞争以新区块的传播而告终，仿佛宣告谁是最后的赢家。 对于矿工来说，获得一个新区块意味着一些参与者赢了，而他们输掉了比赛。 然而，一轮比赛的结束也代表着下一轮的开始。 一个新的街区不仅仅是标志着比赛结束的方格旗； 它也是通往下一个街区的发令枪。

代币交易

区块中的第一笔交易是一种特殊交易，称为创建交易或 coinbase 交易。

该交易由挖矿节点构建，用于奖励矿工的贡献。 挖矿节点会创建一个“支付25.09094928个比特币到XX的地址”这样的交易，并将产生交易的奖励发送到自己的钱包中。 矿工挖出一个区块获得的奖励金额是 coinbase 奖励（25 个全新比特币）和区块中所有交易矿工费用的总和。

与常规交易不同，造币交易没有输入，也不消耗 UTXO。 它只包含一个称为 coinbase 的输入，它仅用于创建新的比特币。

创建交易有一个输出，支付给矿工的比特币地址。

矿池收益分配

根据矿池的收益分配，可以分为两种。

PPLNS

全称Pay Per Last N Shares，意思是“根据过去的N股支付收益”，意思是一旦所有矿工发现一个区块，大家按照每个人贡献的份额比例来分配。堵塞。

聚苯硫醚

PPS矿池（类似兼职模式） PPS全称为Pay Per Share。 为了解决PPLNS有时收益高有时无收益的情况，PPS采用了新的算法。 PPS根据你在矿池中的算力占比，估算出矿池每天可以获得的矿产，每天给你基本固定的收益。

开采方向

从2009年开始，以前普通电脑都可以“挖矿”，但到了2014年，所有挖矿电脑也都变成了专业设计芯片公司为比特币量身定做的“矿机”。

随着参与挖矿的计算机变得越来越昂贵，比特币的生产成本也随之上升。 截至2014年10月，生产每个比特币的成本已达到近3000元。 这种生产包括计算机的生产制造成本，生产过程中产生的电费，以及人员成本和场地成本。 也就是说，2016年底之前，因为每天生产3600枚比特币，每天的投资额将达到1000万元。 而且随着竞争越来越激烈，这个成本还在上升。

计算能力的浪费

那么挖矿究竟花了那么多电费呢？ 没有他，它只是一个哈希值。

所以这造成了严重的浪费。 当然，也有人想出了一些解决方案，利用这些算力做一些有用的事情：

算力调整

请注意，开采比特币的难度并不一定会增加。 它是动态调整的。

如果上一个周期（2016 个区块）的平均出块时间大于 10 分钟，即全网算力下降，则当前周期的难度会降低，使得出块时间更快。 但是，到目前为止，整个网络的计算能力似乎并没有下降，而且难度一直在增加。

由于是事后统计，难度的变化会滞后于全网算力的变化1~2个周期。 如果全网算力提升，那么在这1-2个周期内，挖矿速度会提升，挖矿收益也会增加； 否则，收入将减少。 但从长远来看还是平衡的。

总结

本文介绍比特币网络挖矿相关内容，希望大家喜欢。