比特币基础课程 5 - 什么是比特币挖矿？

第0章介绍

在上两篇文章中，我们重点介绍了比特币交易的概念。用户发起一笔比特币交易为什么比特币能够通过矿机挖到，最终依靠矿工挖矿并入比特币区块链。要完成。那么什么是挖矿呢？

第 1 章比特币世界中的会计

在我们了解什么是采矿之前，让我们先了解一下我们日常经济活动中的银行业务。我们使用银行账户进行汇款、取现和网银支付，银行将账簿记入我们的账户，银行是我们的会计。正是因为银行可以帮助国民记账，人民币货币体系才能正常运转。帮用户记账是银行最基本的功能。

比特币也是一种货币系统。用户用比特币支付，谁来帮用户记账？谁将充当比特币世界的“银行”？答案是矿工。

我们知道银行里面有一整套的软件帮我们记账，雇了一堆会计师来对账，还买了很多电脑来运行这些软件，让会计师来操作对账。比特币世界的矿机本体是一个什么样的物理实体？他们不可能是怪物。

第 2 章矿工长什么样

通过本系列的第一篇文章，我们了解到比特币是一种点对点分布式计算系统。在那篇文章中，我们提到了一个简化的比特币模型为什么比特币能够通过矿机挖到，它由 10 台计算机组成一个点对点的分布式计算系统，这就是比特币系统。这里的 10 台电脑都是矿工，当然也都是用户。

也就是说，在最简化的比特币系统中（中本聪最早发明比特币时，只有少数人使用比特币，这是当时最简化的比特币系统），矿工只是一台简单的 PC。矿机的硬件是PC，软件是比特币钱包。不需要人工对账，一切由网络自己负责，永远不会出问题，完全不需要人工对账。

现在比特币系统已经发展到非常复杂的程度，矿工已经不能再由简单的计算机来操作，而是由专业硬件开发人员制造的矿机来操作。下图是矿机：

这些矿机本质上是计算设备。里面的电路板全是计算芯片，就像我们的PC机一样工作。 CPU 就是这样计算的，我们马上就会了解它的全部内容。

有些人使用大量这样的矿机来建造巨大的矿场，因为矿机需要消耗电力来计算，有些人打包了一个水电站进行挖矿，并使用排成一排的矿机来进行挖矿，这是非常疯狂的。矿机在工厂。如果你以前没见过矿机，现在去矿场会很惊讶。

挖矿软件也变得更加复杂。最简单的比特币系统模型只需要一个钱包，但现在它需要一个矿池和一个钱包一起运行。

第 3 章矿工在做什么？

在第 1 章中，我们讨论了矿工实际上是如何做类似于银行的事情的——记账。在本章中，我们将详细描述这些疯狂的硬件和软件矿工在做什么。

我们先说一个我们生活中的类似案例，作为类比。某公司的会计和出纳每天收集员工报销单据，然后整理填入账簿，堆放在公司的会计库房内。

同样，在比特币世界中。

我们一般使用比特币发起交易，一笔交易本质上是200到50万左右的数据。用户将交易广播到比特币网络，矿工节点接收交易。矿工将他收到的交易打包成一个数据块，称为块。目前这个数据块的平均大小是1M，一般可以包含成百上千的交易。每一个新的区块都会与前一个区块进行拼接，这样整个区块数据块就形成了一条链，这就是区块链。

这就是矿工的工作，收集用户发起的交易，打包成区块，然后拼接成区块链。

这个区块链是比特币系统中的总账。任何使用比特币交易的人都会被记录在这个账本中，而这个记录的工作将交给矿工来完成。采集、打包、拼接全过程由软件自动完成，无需人工干预。目前，这条区块链已经数杯超过80G的数据，从第一笔比特币交易到现在已经收集和记录了超过5亿笔交易。

当然，矿工也会验证交易的合法性。发起欺诈交易的人无法欺骗矿工。但矿工的核心工作是会计。

第 4 章矿工为什么要做会计？

如前所述，矿机运行需要用电，有些人甚至承包整个水电站来运行矿机，非常昂贵。而且，矿机本身也很贵。如果我们买一台PC机，也就五六千元，图片上的矿机也是几千元。为什么有人会在挖矿上花这么多钱，对他有什么好处？

好处很大。

为了鼓励人们挖矿，比特币系统设置了一条规则：只要你遵守规则，成功抢到书的权利，系统就会奖励你一些比特币。 （这个“一些”从 2009 年的 50 个比特币开始，然后在四年半的时间里平均减半，到 2012 年变成了 25 个比特币，现在是 12.5 个比特币。）这就是所谓的块奖励。

参与挖矿的人购买大量矿机以抢夺区块奖励，甚至直接购买水电站进行挖矿。

另外，区块奖励也是比特币发行的策略。世界上所有的比特币都是从区块奖励中诞生的。并且由于奖励每四年半减半，到 2140 年，比特币总数理论上将无限接近 2100 万。当然，因为早期会有大量的人因为不在乎丢失比特币，所以最终的问题肯定不会达到2100万。

现在的问题是，系统如何决定将区块奖励发送给哪个矿工？

第 5 章为什么要授予区块奖励？

我们根据学业成绩评估奖学金。为什么矿工会获得区块奖励？

说起来很奇怪，很靠运气。

比特币系统的记账能力是有争议的。比赛的规则其实很简单，就是每个人掷硬币，谁先掷出符合规则的硬币序列，谁就获胜。这是矿机计算的核心内容，而矿机计算的本质就是抛硬币。

比特币矿机计算的技术术语是计算区块头信息的哈希值小于某个值的个数。它本质上是一个随机数。谁先计算出这个数字，谁就有权计算下一个比特币网络。您还可以获得区块奖励和相应的交易转账费用。

可以这样理解，挖矿的计算过程，比特币系统每10分钟会出一道题，这道题是让大家抛硬币，中奖规则是连续抛头你多少次上去赢。

因此，无论谁的计算设备掷硬币速度更快，都将能够获得比特币区块奖励。这种抛硬币的速度称为算力。所以不能说靠运气，还要靠实力，虽然这种实力是由抛硬币等偶然机会构成的。

目前全世界玩这个抛硬币游戏的电脑的抛硬币能力是每秒1.6*10^18。这是非常非常非常大的。

矿工抛硬币和系统验证你是否正确的过程称为工作量证明，在比特币世界中通常称为 POW。我们的下一篇科普文章将解释这个概念。

第六章结论

比特币是一个基于一系列概念和技术的系统。这并不难理解。只要慢慢理解一个概念，就OK了。