人人都说的比特币挖矿，到底是在挖什么？

GenesisGiant

雷锋网AI金融批评按：本文作者为中国信息通信研究院（工信部电信研究院）专家敖萌博士，雷锋网（公众号：雷锋网）独家特约文章，雷锋网与信通院团结首发。未来，敖萌博士原创的区块链系列文章还将继续刊出，雷锋网与信通院相干平台同步更新，敬请关注！
比特币最迷人的地方就是挖矿了。为什么挖矿这么迷人？由于挖矿能获得比特币呗。我写这篇文章的时间比特币的价格是3900美元，假如能挖到一个区块，就能获得48750美元的挖矿收入和约6000美元的生意业务手续费收入，这不是非常迷人吗？
那么到底什么是挖矿呢？矿工又怎样通过挖矿获得比特币的呢？这就需要从比特币区块链体系采用的PoW（工作量证实）共识机制说起了。

PoW（工作量证实）共识机制

先讲一个故事：
有一个村落，这个村落里许多事变都需要各人一起决议。比如某天，村长需要全体村民一起决议今天中午村里的大食堂是包饺子还是擀面条。通常，我们能想到的方法就是投票----每个村民一票，少数服从多数。但是有些村民并不想在食堂用饭，以是他可能就会把票送给别人，这样就有可能会导致不公平，在食堂用饭的大多数人可能没有实现他们的愿望。
于是村长换了一种办法，他在10点50的时间，用大喇叭给全体村民广播：“各人来选择食堂中午是做饺子还是做面条，想来食堂用饭的人，就去食堂门口推谁人巨大的石头，到了11点整，石头被推到了大门东边，中午就吃饺子；推到了大门西边，中午就吃面条。”
于是想去食堂用饭的人，就跑去推石头了。出力多的人群终极实现了自己的愿望，出力少的人群也毫不勉强，由于村里一直都是这样的规矩。
这个故事讲了一种实现人群共识的方式，我们可以叫它“工作量证实机制”。利用出力的多少，来证实自己的选择意愿。
在这个系列的第一篇文章里，我们讲到了区块链体系可以或许让所有人的账本保持一致。这种让所有节点数据保持一致的机制，我们称之为共识机制。采用差别的共识算法，可以或许实现差别性能的共识效果，其终极目标都是保持数据的一致性。

记载工作量证实，不可篡改

我们已经知道，在比特币体系中，记载生意业务是体系工作的底子方式。在比特币区块链体系中，区块是记载生意业务的最根本容器。在比特币（BTC）中现在区块大小限定为1MB，（前几天刚刚诞生了一种新的虚拟货币，叫做比特币现金——BCC，这个区块大小限定现在是8MB）。由于区块的大小有限定，因此每个区块所能容纳的生意业务数量也是有肯定限定的。现在比特币体系规定均匀每10分钟产生一个区块，因此，矿工工作的方式实质上就是在10分钟内网络网上产生的所有生意业务，然后将生意业务填到一个区块里。这个区块大约如下表所示：
注意第一条，在任何区块里，第一条都是没有转出所在的，就是所谓的CoinBase（挖矿生意业务）。没有任何人付给矿工这笔钱，矿工只是理所应当的写上自己获得了12.5比特币。所有节点都认可矿工这样写，因此矿工就得到了挖矿收入。
差别的矿工在填写区块的时间，数据肯定是不一样的，由于每个矿工的第一条肯定不一样，矿工只会把挖矿收入转入自己的所在。以是矿工Michael的CoinBase是“Michael获得了12.5比特币”，矿工Nancy的CoinBase是“Nancy获得了12.5比特币”。
每一个矿工都把自己网络到的生意业务和自己该获得的收入填好了，那么，到底谁的记载才会被各人认可呢？比特币就采用工作量证实机制，让矿工互相间竞争求解一个数学题，谁先解出来了，谁的区块就会被所有人认可。就似乎开篇的故事讲的谁人村落一样，每个矿工都在努力地推谁人巨石，一旦石头把自己记载的那一页账目压住了，他就大喊一声，“我的工作量证实乐成了，你们快来看！”全体矿工就都过来把那一页账目抄写一份，贴在自己账本的最背面，然后又开始新的记账过程。周而复始，生生不息，账本一页一页的增长，账本越来越厚。
“中本聪”决定采用工作量证实机制的时间，出发点是避免体系受到攻击。“中本聪”以为，假如一个攻击者想用搞乱账本的方式来进行攻击，那么他就需要足够的计算能力。也就是说，他要比大多数推石头的人的力量更大。这样，他就需要付出巨大的资本，但是换回的收益并不敷以抵消资本，因此攻击者是没有攻击比特币体系的经济学动力的。
与推石头的方式差别的地方在于，比特币中是各人一起通过穷举效果的方式，来求解一个数学题，并不是算力强的人每次都会赢，由于有人可能很荣幸，一下子就搜刮到了谁人答案。而算力强的人，可能这次没那么荣幸，穷举了许多次也没有碰到解。但是从概率上看，求出答案的次数和自己在整个比特币网络中算力的比例是一致的，也就是说，假如一个矿工拥有了全网30%的算力，那么根本上在1000分钟（产生了100个区块）里，有30个区块都是他找到的答案，他获得了30%的挖矿收益。
但是，现在由于比特币的价格越来越高，推石头的人已经不满足于自己去推了，而是把家里的大骡子大马都派上去干活了。在“中本聪”最初的计划里，一个CPU一票，用算力来决定哪个矿工记的账成为终极的账目。随着比特币价格的增高，开始出现了GPU挖矿，后来人们又不满足于GPU的速率，开始制造专用芯片挖矿。专用芯片在计算比特币标题的能力上是平凡CPU的数万倍，因此现在比特币已经不是“一个CPU一票”了，这也背离了当初“中本聪”的计划，比特币网络已经根本上被几大矿池所把持，背离了去中心化货币这一初衷。
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