比特币挖矿的原理是怎样的?比特币挖矿一定要用计算机吗?

首先,”比特币“挖矿是怎挖的

比特币是一中虚拟货币,基于区块链技术。如果我们简单地把区块链的区块比作一个个的账本,那么”挖矿“就是“打包”过去十分钟整个区块链网络的交易,把这些交易写入新的区块,那么就“打包”完成,那就是完成了“挖矿”。完成了挖矿之后就获得了系统分发给你的比特币。这就是比特币“挖矿”比较简化的说法,当中的原理和运行还是相当复杂的。

比特币挖矿的原理是怎样的?比特币挖矿一定要用计算机吗?-第1张图片-欧易OKEx官方网站

如何分配“打包权”

比特币的价格超过2w元一个,每一次获得“打包权”,完成工作就会获得12.5个比特币(会随时间递减),获利可谓相当丰厚。

天下熙熙皆为利来天下攘攘皆为利往,只要有利润的地方就有人。网络上矿工众多,那么如何确定应该分配给哪个矿工去做这事呢?

比特币的创始人中本聪采用这种方法:采用一种叫“工作证明(Proof Of Work,简称POW)机制,即工作量的证明。

这种方法通常来说只能从结果证明,因为监测工作过程通常是繁琐与低效的。这是用来确认你做过一定量的工作,但是监测工作的整个过程极为低效,而通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量,则是一种非常高效的方式。

我们可以比喻成,要证明您会开车技术好,企业不可能给您几天时间,跟着您在市区上走。但是,你可以提供驾驶证和之前在公交车公司当公交车司机的工作证明, 来说明您得能力。你要获得这个能力需要付出大量的时间和精力,但是企业验证却非常简单。

比特币这种加密系统所使用工作量证明机制的证明是哈希现金,需要算出对应的哈希函数。哈希现金是一种工作量证明机制,它是亚当·贝克在1997年发明的,主要用于抵抗邮件的拒绝服务攻击及垃圾邮件网关滥用。在比特币之前,哈希现金被用于垃圾邮件的过滤,也被微软用于hotmail等产品中。

对于比特币这种加密系统所使用的哈希函数,它需要具备以下的性质:

1. 免碰撞,即不会出现输入x≠y,但是H(x)=H(y)

2. 隐匿性,也就是说,对于一个给定的输出结果H(x),想要逆推出输入x,在计算上是不可能的。

3. 不存在比穷举更好的方法,可以使哈希结果H(x)落在特定的范围。

比特币在区块链的生成过程中使用了POW机制,一个符合要求的区块哈希函数由N个前导零构成,零的个数取决于网络的难度值。

要得到合理的区块哈希码需要经过大量尝试计算。当某个节点提供出一个合理的区块哈希值,那就是说明该节点确实经过了大量的尝试计算,那么系统就把”打包权“分配给该节点(矿工)

当然这不能得出计算次数的绝对值,因为寻找合理hash是一个概率事件,所以当节点(矿工)拥有占全网n%的算力时,该节点基本上就是有n/100的概率找到区块哈希。那就是意思上说比拼算力。

当能不能记住前面几个0,然后可以使用呢?不能的,因为难度值不一样, 0的数量就不一样。而且要证明的数是一个哈希码,而且需要验证的工作量证明非常庞大,基本上无法造假。

只存在一个方法:穷举!

那么意味着,你不仅要算出你的哈希值,还需要对比对不对,如果不对的话继续算。

所以需要大量的显卡进行大量的并行运算,获取哈希值。让我们来看看,矿场是一个怎么样的存在:

比特币挖矿的原理是怎样的?比特币挖矿一定要用计算机吗?-第2张图片-欧易OKEx官方网站

这些矿场都是用很贵的显卡来算,他们的算里是人工的N倍。如果单靠人力,算十年都没有它们工作一小时的工作量大。

要知道挖矿到底在计算什么,首先得知道比特币的本质及产生的过程。比特币是基于网络的电子货币,实际是互联网的一串代码,依靠算法计算得出。挖矿是完成算法的过程,也是生产比特币的唯一方式。而且由于算法规定,比特币目前只有2100万个。

1、挖矿既能生产比特币,又能保障交易信息

类似于,一个数学系统包含2100万个数学题,需要通过庞大的计算量不断的去寻求这个每个数学题的特解。另外,特解是唯一的。

下面来具体解释挖矿,从作用来说,挖矿不仅可以增加比特币货币供应,而且还可以保护比特币交易安全、防止欺诈交易。从过程来说,比特币网络是一个点对点的支付系统,任何人都可以通过交易程序进行交易。

为了确保交易过程被如实记录,就需要“矿工”这个角色来负责记录比特币交易信息,这个时间间隔是10分钟,矿工中记账最好的交易记录就会被打包存储到一个新的区块中,相应的矿工也会得到一定数量的比特币奖励。

2、挖矿过程极其复杂,非人力所能为

具体的流程如下,当某一个矿工监听到这笔交易时,首先会对交易信息进行验证。通过验证的交易则会被矿工记录下来,保存在自己的数据库里面。全世界可能有成千上万个矿工在进行同一件事,但在每十分钟内,只有一个矿工有权创建新的区块,使自己记录的交易信息被大家所承认并永久地存储下来。

接下来,矿工们就需要争夺记账权,这是一场算力竞赛的比拼,其核心是用计算机完成大量的计算任务,找到一个超难的随机数,这个随机数就是第一段所说的方程特解,最先算出正确随机数的矿工胜出。

根据游戏规律,一个矿工获得记账权的几率与其算力占全网算力之和的比例成正比。换句话说,找到该随机数的概率相当于将一亿个骰子扔出,最后骰子总和小于1亿零50。因此,挖矿需要大量的计算机,安装特定的算法软件,日夜重复运行,非人力所能为。

3、比特币挖矿其实就是“村民记账”

可能还是有网友不懂,那就举个例子。在一个村里,村民之间经常会发生借款行为,哪怕写了字据也有违约的风险。那么,在每次村里有借款行为发生的时候,就用村里的大喇叭告知大家,所有的村民(矿工)就在自己的账簿里记下所有交易记录。

在一个固定时间段里,哪位村民记得最详细、最认真,就给他奖励比特币。然后,把每个时间段最好的账簿记录先后拼接起来,就形成一个村子的债务账簿,确保借款行为赖不掉。其实,整个过程的原理就是我们常说的区块链技术。

当然,也有人会问为什么这么玩?这就是比特币系统的游戏规则,谁把账记好,谁就能得到作为奖励的比特币,同时又能保证交易记录安全,一举两得!