加密货币挖矿全知道「区块链入门」

在加密货币世界，挖矿是一个行业外人听起来会懵的词语，和挖矿类似能把人搞懵的词还有搬砖。

加密货币领域内挖矿是指通过一定的方式为系统做出贡献，获得系统奖励的行为，不同区块链的挖矿方式各有不同，主流的是PoW、PoS和DPoS。

挖矿能够保护系统安全，但挖矿要付出电力、时间、人力等各种成本，所以区块链系统会发放奖励激励挖矿用户，这也是人们进行挖矿的主要动力。

下面对挖矿的一些知识点进行介绍。

挖矿/ Mining

挖矿是指利用电脑硬件计算、记录和验证被称为区块链的数字记录信息的过程。矿工通过挖矿求解数学难题从而获得创建新区块的记账权以及区块的比特币奖励，由于其工作原理与矿物开采十分相似，故称之为挖矿。目前最常见的方式是通过 PoW 工作量证明共识机制，第一个解决复杂数学问题的计算机将得到一个新的可记录区块链上信息的块，同时得到新的比特币。

矿工/ Miner

在区块链网络中，矿工是指通过不断进行哈希运算来求解数学难题并产生工作量证明的各网络节点，通过算力来验证、确认交易并防止双重支付。

矿池/ Mining Pool

矿池是一个完全节点，矿池是通过一种将少量算力合并联合运作的方法，整合区块链网络中的零散算力，并在所有成员中共享奖励。在全网算力提升到了一定程度后，单个设备难以在比特币网络上获取比特币网络提供的区块奖励，变成了纯粹0和1 的概率事件，而通过加入矿池集合网络中较大比例的算力，远比单独获取区块奖励的几率更大。

矿场/ 挖矿基地/ Mining Farm

矿场与矿池是两个区分概念，矿场是指地理上集中的矿机分布形式。基于比特币全网的算力水平不断上升，单个设备难以获得比特币的区块奖励，因此通过大规模挖矿、商业化运作的模式，将大量的矿机集中到挖矿成本较低的地方进行的规模化挖矿。矿场的主要成本来自于硬件成本以及电力成本。

随机数/一次性的随机数/ Nonce

Nonce 是指“只使用一次的随机数”，在挖矿中是一种用于挖掘加密货币的自动生成的、毫无意义的随机数，在解决数学难题的问题中被使用一次之后，如果不能解决该难题则该随机数就会被拒绝，而一个新的 Nonce 也会被测试出来并且直到问题解决，当问题解决时矿工就会得到加密货币作为奖励。在区块结构中，Nonce 是基于工作量证明所设计的随机数字，通过难度调整来增加或减少其计算时间；在信息安全中，Nonce 是一个在加密通信只能使用一次的数字；在认证协议中，Nonce 是一个随机或伪随机数，以避免重放攻击。

目标值/ The Target

目标值是指挖矿时，数学难题的哈希值的阈值。矿工只能通过在该目标值范围内求得正确的随机数以得到该区块的记账权及区块奖励。当全网算力提升时，该目标值就会根据难度调整而降低并增加求数学解的难度。

瞬时挖矿/ Instamine

瞬时挖矿指一种新的加密货币在发行后很短的时间内，能很容易被获得的过程。瞬时挖矿的目的是在早期积累大量可用的货币供应，以在后期出售获取高利润。

挖矿难度/ Mining Difficulty

挖矿难度是衡量将信息记录到被称为区块链的数字记录上的难度。在工作量证明中，为了使得区块产生的速度（也即数学难题的解答速度）维持在大约每十分钟一个，产生的新区块的挖矿难度会定期调整，每隔 2016 个区块（即两周），挖矿难度就会被重新计算，整个网络会通过调整“难度”这个变量来控制生成工作量证明所需要的计算力。

难度目标/ Difficulty Targets

使整个网络的计算力大致每 10 分钟产生一个区块所需要的难度数值即为难度目标。难度目标由区块链网路根据过去两周的计算结果，自动重新计算未来两周的难度目标。难度目标由区块中的 SHA 256 Hash 值所决定，通过控制区块标头（Block Header

）SHA256 Hash 值应恰好落在可控范围目标区间之内来增加或减少难度目标。

难度调整/ Difficulty Retargeting

比特币网络每产生 2016 个区块（两周）后，会根据之前 2016 个区块的计算时间以及算力进行数学难题的难度调整，通过将数学解的阈值提高或降低来减少或增加难度，使每个区块的计算时间维持在大约 10 分钟的范围。

矿机/ Mining Rig

矿机是一种用于加密货币挖矿的计算机，一般配备专业的挖矿芯片，因而耗电量较大。矿机是用来记录被称为区块链的数字记录信息的计算机，通过在区块链网络上的共识机制（一般指 PoW）争夺区块链的记账权，得到求解区块的加密货币奖励以及交易费用，因为挖矿通常需要大量的计算机能力，所以这种专用的计算机是为了挖矿而设计的。矿机一般可分为：ASIC 矿机、GPU 矿机、CDN 矿机、云矿机。

中央处理器/ Central Processing Unit / CPU

中央处理器是计算机的主要设备之一，其功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，与内部存储器、输入及输出设备成为现代电脑的三大部件；CPU 作为通用性计算单元，结构中包含分支预测单元、寄存单元等对于挖矿并无帮助的模块，同时CPU 并不擅长并行运算（即重复性的工作），因此并不适合用作挖矿。

图形处理单元/ Graphical Processing Unit / GPU

图形处理单元，通常称为显卡，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上图像运算工作的微处理器。因显卡含有较多的移位寄存器及支持更大量的并行运算，相比 CPU 会更适用于某些数字货币的挖矿。

专用集成电路/ Application-Specific Integrated Circuit / ASIC

专用集成电路（ASIC）是一种为专门目的而设计的集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。在加密货币的应用上，通过牺牲通用计算的能力换取执行特定任务的高效率，ASIC 被使用来帮助记录区块链上的交易，在挖矿能力方面远优于 GPU。

算力/ 哈希率/ Hashrate

算力是计算机能够完成一个数学程序的速度，譬如接收任何一组信息，并将其转换成字母和一定长度的数字的速度就称为算力。在比特币“挖矿”中，对于数学难题的求解需要找到相应的数学解，而对于任意一个给定范围内的 Hash 值，其求解只能通过自动生成的随机数，因此一个挖矿机每秒能做多少次求解过程就是算力的代表，其单位为Hash/s。

区块奖励/ Block Reward

区块奖励是矿工通过算力解决相关数学难题并创建新区块后所获得的奖励，区块奖励根据不同加密货币而有所不同。以比特币为例，比特币以一个确定的但不断衰减的速率被挖出来，大约每十分钟产生一个新区块，每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币；每开采 210000 个区块其奖励减半，其周期为四年。从比特币发明最初的 50个比特币/区块到 2016 年后的 12.5 个比特币/区块，并会在 2040 年达到总数接近 2100万个比特币，在那之后新的区块不再包含比特币奖励，矿工的收益全部来自交易费。

​奖励减半/ Halving

奖励减半是指开采比特币的回报以一个确定的但不断衰减的机制在每 210000 个区块被挖出来后减半。在加密货币中，挖矿是用来记录和验证被称为区块的数字记录的信息。

每当解决了一个数学难题后，就会创建一个新区块并将其添加到区块链中，新的加密货币奖励将会在区块链网络确认后交给解决该数学难题的计算机。

 

上面介绍的知识点，都是在挖矿过程中经常遇到的。

加密货币挖矿历史最为长久的比特币使用POW机制进行挖矿，比特币经历了CPU、GPU、ASIC挖矿等多个阶段，目前已经完成多次奖励减半。

随着参与比特币挖矿的人越来越多，个人用户使用CPU、GPU等已经无法完成挖矿过程，获得奖励，随后出现了专门用来挖矿的ASIC矿机，且个人使用ASIC矿机也很难获得奖励了，所以基本所有的算力都进入了矿池。

许多的挖矿机接入矿池成为一个整体，矿池获得奖励后，用户根据算力占比获得等比例的收益份额，是一种稳定的获得加密货币的方式。

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