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比特币采矿

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龙听发表于 2020-12-25 13:44 | 只看该作者

比特币采矿

什么是比特币采矿？
您很可能会听到“比特币开采”一词，然后您的思维开始向西方的镐，泥土和丰富的幻想转变。事实证明，这个比喻距离还不太远。

比特币挖掘是由高性能计算机执行的，这些计算机可以解决复杂的计算数学问题；这些问题是如此复杂，以至于无法手动解决，而且甚至足以使功能异常强大的计算机承受沉重的负担。

重要要点
比特币挖掘是通过解决计算难题来创建新比特币的过程。
比特币挖掘对于维护比特币所基于的交易分类账是必要的。
在过去的几年中，矿工已经变得非常复杂，他们使用复杂的机械来加快采矿速度。
比特币挖矿的结果是双重的。首先，当计算机在比特币网络上解决这些复杂的数学问题时，它们会产生新的比特币（与采矿作业从地面提取黄金时不同）。其次，通过解决计算数学问题，比特币矿工通过验证其交易信息，使比特币支付网络值得信赖和安全。

当有人在任何地方发送比特币时，这称为交易。在商店或在线进行的交易由银行，销售点系统和实物收据记录。比特币矿工通过将交易分成“块”并将其添加到称为“区块链”的公共记录中来实现相同的目的。然后，节点维护这些块的记录，以便将来可以对其进行验证。

当比特币矿工向区块链添加新的交易块时，他们的工作之一就是确保这些交易是准确的。特别是，比特币矿工确保不会复制比特币，这是一种独特的数字货币怪癖，称为“双重支出”。对于印刷货币，伪造始终是一个问题。但是，通常情况下，一旦您在商店中花了20美元，那笔账单就在店员手中。但是，对于数字货币而言，情况就不同了。

数字信息可以相对轻松地进行复制，因此，使用比特币和其他数字货币时，存在这样的风险，即消费者可以复制其比特币并发送给另一方，同时仍然保留原始信息。1个

特别注意事项
奖励比特币矿工
一天进行多达300,000笔购买和销售，因此验证每笔交易对于矿工而言可能是繁重的工作。2 为了补偿他们的努力，每当矿工向区块链添加新的交易块时，他们都会获得比特币奖励。

每个开采的区块释放的新比特币数量被称为“区块奖励”。每210,000个区块（或大约每4年）将区块奖励减半。2009年为50。2013年为25，2018年为12.5，2020年5月减半至6.25。

比特币在2020年5月11日第三次成功地将其采矿奖励从12.5减半至6.25。
该系统将持续到2140年左右。3 届时，矿工将获得处理网络用户将支付的交易费用的奖励。这些费用确保了矿工仍然有动力进行开采并保持网络运转。想法是，对这些费用的竞争将使它们在减半后仍然保持较低的水平。


这些减半降低了新硬币的创建速度，从而降低了可用供应量。这可能会给投资者带来一些影响，因为其他供应不足的资产（例如黄金）可能会需求旺盛并推高价格。以这种减半的速度，流通中的比特币总数将达到2100万的上限，从而使该货币完全有限，并且随着时间的推移可能会更有价值。3

验证比特币交易
为了使比特币矿工能够从验证交易中实际赚取比特币，必须发生两件事。首先，他们必须验证价值1兆字节（MB）的事务，理论上该事务可以小到一个事务，但通常要几千个，具体取决于每个事务存储的数据量。

其次，为了向区块链添加交易块，矿工必须解决一个复杂的计算数学问题，也称为“工作量证明”。他们实际上正在尝试提供一个小于或等于目标哈希的64位十六进制数字，称为“哈希”。基本上，矿工的计算机以不同的速率散发出哈希值-每秒兆哈希（MH / s），每秒千兆哈希（GH / s）或每秒兆兆哈希（TH / s）-取决于单位，猜测所有可能的64直到找到解决方案为止。换句话说，这是一场赌博。

截至2020年8月，最新区块的难度超过16万亿。也就是说，计算机产生低于目标的哈希值的机率是16万亿分之一。从角度来看，与单次尝试选择正确的哈希值相比，单张彩票赢得强力球大奖的可能性高出约44,500倍。幸运的是，采矿计算机系统吐出了许多散列可能性。但是，挖掘比特币需要大量的能量和复杂的计算操作。

难度级别每2016个区块或大约每2周进行一次调整，目的是保持采矿速率恒定。4 也就是说，有更多的矿工在竞争解决方案，问题将变得更加困难。反之亦然。如果从网络上夺走了计算能力，则难度会向下调整以使挖掘更加容易。

比特币采矿类比
假设我告诉三个朋友我正在考虑一个1到100之间的数字，然后将该数字写在一张纸上并将其密封在信封中。我的朋友不必猜测确切的数字，他们只需成为第一个猜测小于或等于我正在考虑的数字的人。而且，他们获得多少猜测没有限制。

假设我正在考虑数字19。如果朋友A猜到21，那么他们输了是因为21> 19。如果朋友B猜出16，而朋友C猜出12，则理论上他们都得出了可行的答案，因为16 <19和12 <19。即使朋友B的答案更接近目标答案19，也没有对朋友B的“额外功劳”。

现在想象一下，我提出“猜我在想什么数字”的问题，但我不是在问三个朋友，也不是在1到100之间。我想问的是数百万个潜在的矿工，我正在考虑一个64位的十六进制数字。现在，您将很难猜测正确的答案。

比特币矿工不仅必须提出正确的哈希，而且还必须是第一个这样做的人。

由于比特币的开采本质上是猜测，因此在另一位矿工面前找到正确的答案几乎与计算机产生哈希的速度有关。就在十年前，比特币的开采可以在普通台式计算机上进行。但是，随着时间的流逝，矿工们意识到视频游戏中常用的图形卡更加有效，并且它们开始主导游戏。2013年，比特币矿工开始使用专门设计用于尽可能高效地开采加密货币的计算机，称为专用集成电路（ASIC）。这些可以从几百美元到数万美元不等，但它们在开采比特币方面的效率更高。

如今，比特币挖矿竞争如此激烈，以至于只有使用最新的ASIC才能盈利。使用台式计算机，GPU或较旧型号的ASIC时，能耗成本实际上超过了产生的收入。即使拥有最新的设备，一台计算机也不足以与矿工所说的“矿池”竞争。

一个采矿池是一组谁结合自己的计算能力和分裂参与者之间的开采比特币矿工。不成比例的大量区块是由矿池而不是单个矿工开采的。矿池和公司在比特币的计算能力中占了很大的比例。

比特币与传统货币
消费者倾向于相信印刷货币。那是因为美元有美国中央银行美联储的支持。除了承担其他职责外，美联储还监管新货币的生产，联邦政府则起诉使用假币。5  6

甚至使用美元进行的数字支付也得到中央机构的支持。例如，当您使用借记卡或信用卡在线购物时，该交易将由付款处理公司（例如万事达卡或Visa）进行处理。除了记录您的交易历史记录之外，这些公司还核实交易不是欺诈行为，这是旅行时您的借记卡或信用卡可能被暂停的原因之一。

另一方面，比特币不受中央机构监管。取而代之的是，比特币得到了全球数百万台称为“节点”的计算机的支持。该计算机网络执行与美联储，维萨卡和万事达卡相同的功能，但有一些主要区别。节点存储有关先前交易的信息，并帮助验证其真实性。但是，与那些中央机构不同，比特币节点遍布全球，并将交易数据记录在任何人都可以访问的公共列表中。

比特币采矿的历史
在16万亿的几率中，有1分之几，扩展难度级别以及庞大的用户验证交易网络，大约每10分钟验证一次交易。4 但重要的是要记住，十分钟是目标，而不是规则。

截至2020年8月，比特币网络目前每秒处理不到四笔交易，交易每10分钟记录在区块链中一次。7 为了进行比较，Visa每秒可以处理约65,000笔交易。8 然而，随着比特币用户网络的不断发展，在10分钟内完成的交易数量最终将超过10分钟内可以处理的交易数量。届时，除非更改比特币协议，否则等待交易的时间将开始并持续更长的时间。

比特币协议的核心问题称为“扩展”。虽然比特币矿工普遍同意必须采取一些措施来解决规模扩张问题，但有关如何做到这一点的共识却很少。提出了两种主要的解决方案来解决缩放问题。开发人员建议（1）在比特币上创建第二个“脱链”层，以允许更快的交易，稍后可以被区块链验证；（2）增加每个区块可以存储的交易数量。解决方案1减少了每个区块要验证的数据量，将使矿工的交易更快，更便宜。解决方案2将通过允许每10分钟通过增加块大小来处理更多信息来处理缩放。

2017 年7月，代表该网络计算能力约80％至90％的比特币矿工和矿业公司投票决定合并一个程序，该程序将减少验证每个区块所需的数据量。

矿工投票添加到比特币协议中的程序称为隔离见证人，即SegWit。该术语是“隔离”（Segregated）和“见证”（Witness）的合并，表示“比特币交易的签名”。因此，隔离证人意味着将交易签名与区块分离，并将它们作为扩展区块附加。虽然在解决方案中似乎没有将单个程序添加到比特币协议中的可能性，但据估计签名数据最多占每个交易块中处理数据的65％。

不到一个月后的2017年8月，一群矿工和开发人员发起了一次硬分叉，离开了比特币网络，使用与比特币相同的代码库创建新货币。尽管该小组同意需要解决缩放的问题，但他们担心采用隔离见证技术无法完全解决缩放问题。

相反，他们采用了解决方案2。由此产生的货币称为“比特币现金”，将区块大小增加到8 MB，以便加速验证过程，每天可以执行约200万笔交易。2020年8月16日，比特币现金的价值约为302美元，而比特币的价值约为11,800美元。

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