比特币挖矿

比特币矿工透过解决具有一定工作量的工作量证明机制问题，来确认交易和防止双重支付，来管理比特币网络。中本聪在他的论文中阐述说：在没有中央权威存在的条件下，既鼓励了矿工支持比特币网络，又让比特币的货币流通体系也有了最初的货币注入源头。中本聪把透过消耗CPU的电力和时间来产生比特币，比喻成金矿消耗资源将黄金注入经济。

挖矿和网络协作

比特币的挖矿和节点软件是基于对等网络、数字签名、互动式证明系统的零知识证明来发起和验证交易的。

节点向网络广播交易，这些广播出来的交易在经过矿工的验证后，矿工用自己的工作证明结果来表达确认，确认后的交易会被打包到资料块中，资料块会串起来形成连续的资料块链。中本聪本人设计了第一版的比特币挖矿程序，这一程式随后被开发为广泛使用的第一代挖矿软件Bitcoind ,这一代软件从2009年到2010年中旬都比较流行。

每一个比特币的节点都会收集所有尚未确认的交易，并将其归集到一个资料块中，这个资料块会和前面一个资料块整合在一起。矿工节点会附加一个随机调整数，并计算前一个资料块的SHA-256杂凑运算值。

挖矿节点不断重复进行尝试，直到它找到的随机调整数使得产生的杂凑值低于某个特定的标的。由于杂凑运算是不可逆的，寻找到符合要求的随机调整数非常困难，需要一个可以预计总次数的不断试错过程。

这时，工作量证明机制就发挥作用了。当一个节点找到了符合要求的解，那么它就可以向全网广播自己的结果。其他节点就可以接收这个新解出来的资料块，并检验其是否符合规则。如果其他节点透过计算杂凑值发现确实满足要求（比特币要求的运算标的），那么该资料块有效，其他的节点就会接受该资料块，并将其附加在自己已有的链条之后。

挖矿产出

除了将接收到的交易讯息打包到资料块，每个资料块都会允许发行一定数量的新比特币，用来激励成功发现资料块的矿工。

比特币系统按照预定的货币增发节奏决定发行的比特币数量。如果其他支付交易有给手续费的，那么矿工还会获得手续费。由于矿工可以自行决定是否将某一个交易资料打包到资料块中，因此矿工有可能优先选择手续费较高的交易来打包。资料块产生速率的预期为每10分钟一个，但每个资料块中新发行的比特币不能超过50个，而这个数字每个4年就会减半，因此比特币的总数量不会超过2100万个。随着新发行比特币数量的下降，手续费将成为挖矿的主要激励。

矿池

比特币矿工将计算力汇集在一起​​，以增强挖矿产出的稳定性。矿池可以向矿工收取一定百分比的提成。

挖矿难度

为了使得资料块产生的速度大体均匀，产生新资料块的难度会定期调整。

如果资料块产生的速度加快了，那么就提高挖矿难度；如果资料块产生速度变慢了，那么就降低难度。

由于ASIC计算装置的爆炸式加入，目前挖矿难度呈现几何级数的上升，目前平均每15天增加50%难度，让普通个人挖矿者的挖矿工作变得异常困难。

挖矿装置

比特币矿工最早都是透过Intel或AMD的CPU产品来挖矿。但由于挖矿是运算密集型应用，且随着挖矿人数与装置效能的不断提升难度逐渐增加，现在使用CPU挖矿已早已毫无甚至负收益。截至2012年，从2013年第一季度后，矿工们逐渐开始采用GPU或FPGA等挖矿装置。同时，ASIC装置也在2013年中旬大量上市。从2013年7月起，全网算力由于ASIC装置大量投入运营呈现直线上涨，以2013年7月的平均算力计算，所有GPU挖矿装置均已经无法产生正收益，而FPGA装置也接近无收益。2013年9月平均算力估算，现有的针对个人开发的小型ASIC挖矿装置在未来1-2个月内也接近无正收益。大量算力被5THash/s以上的集群式ASIC挖矿装置垄断。个人挖矿由于没有收益，几乎会在未来几个月内被挤出挖矿群体。

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